CN101628206A - 一种用于脱除棉籽中的棉酚的纳滤膜和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于脱除棉籽中的棉酚的纳滤膜和方法，该纳滤膜的制备方法包括：将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于N－甲基吡咯烷酮，溶液经过滤后浇铸成膜，并将膜在水中浸泡，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶N－甲基吡咯烷酮＝1～18∶0.1～3∶10～25∶60～80；将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于体积比为1∶1的乙二醇甲醚和丙酮的混合溶剂中，以该溶液浸涂步骤(1)制得的膜，再加热形成复合膜，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶混合溶剂＝2～12∶0.1～2∶5～10∶80～95。该方法的单级脱酚率不小于75％，单级溶剂透过量不小于75％。通过纳滤膜得到的脱酚溶剂可以直接回收到脱酚萃取器中供循环使用。

Description

一种用于脱除棉籽中的棉酚的纳滤膜和方法
技术领域
本发明涉及一种用于脱除棉籽中的棉酚的方法，具体涉及一种采用纳滤膜有效脱除棉籽中的棉酚的方法。
背景技术
棉籽中含有1～3％的棉酚，棉酚的存在减低了棉籽蛋白的利用价值。目前比较主流的脱除方法是采用甲醇、乙醇或丙酮等极性溶剂萃取棉酚，从而达到脱除棉酚毒素的目的。然而，在萃取过程中，溶剂的循环使用是通过精馏完成的，这需要消耗大量的蒸汽和动力，是脱酚环节的主要成本。
杂萘联苯聚醚砜(PPES)超滤膜是以杂萘联苯聚醚砜为原料，N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，有机小分子丙醇(PrOH)和无机小分子氯化锂(LiCl)作为混合添加剂，采用相转化法制备的超滤膜(“低截留分子量PPES超滤膜的制备”，高嵩等，功能高分子学报，第21卷第3期，2008年9月)。一般来说，超滤膜用于过滤1000道尔顿以上的分子。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种简便易行、成本低廉的有效脱除棉籽中的棉酚的方法。
用于实现上述技术目的的技术方案如下：
一种用于脱除棉籽中的棉酚的纳滤膜，该纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于N-甲基吡咯烷酮，溶液经过滤后浇铸成膜，并将膜在水中浸泡，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶N-甲基吡咯烷酮＝1～18∶0.1～3∶10～25∶60～80；
(2)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于体积比为1∶1的乙二醇甲醚和丙酮的混合溶剂中，以该溶液浸涂步骤(1)制得的膜，再加热形成复合膜，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶混合溶剂＝2～12∶0.1～2∶5～10∶80～95。
在本发明的一个具体实施方案中，上述纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于N-甲基吡咯烷酮，溶液经过滤后脱除气泡并静置，然后浇铸成膜；将膜在空气中停留蒸发溶剂后在水中浸泡，溶剂交换完全即可，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶N-甲基吡咯烷酮＝1～18∶0.1～3∶10～25∶60～80；
(2)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于体积比为1∶1的乙二醇甲醚和丙酮的混合溶剂中，以该溶液浸涂步骤(1)制得的膜，再在100℃下加热30分钟形成复合膜，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶混合溶剂＝2～12∶0.1～2∶5～10∶80～95。
上述纳滤膜可以截留200～1000道尔顿的分子。
本发明还提供了一种脱除棉籽中的棉酚的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将棉籽粕经脱酚萃取得到的含棉酚的萃取液经过滤器过滤；
(2)滤液通过上述纳滤膜过滤，滤过的萃取溶剂供循环使用；
(3)对未滤过的包含棉酚的浓缩液进行蒸发，蒸出的萃取溶剂经冷凝回收供循环使用。
在上述方法中，萃取溶剂可以选自甲醇、乙醇、丙酮及其水溶液中的一种或多种。优选地，滤液多次，例如2次通过上述纳滤膜过滤。
在上述方法的一个具体实施方案中，该方法包括以下步骤：
(1)将棉籽粕在脱酚萃取器中萃取，含棉酚的萃取液经100～400目的机械过滤器过滤，滤渣返回脱酚萃取器；
(2)滤液通过具有上述纳滤膜的过滤器过滤，滤过的萃取溶剂返回脱酚萃取器供循环使用；
(3)对未滤过的包含棉酚的浓缩液进行蒸发，蒸出的萃取溶剂经冷凝回收到溶剂罐供循环使用，剩余物作油脚处理。
其中优选地，滤液通过上述纳滤膜过滤两次。
本发明经研究发现，以上述超滤膜作为基膜，进行二次浸涂可以得到优先透过有机小分子的杂萘联苯聚醚砜纳滤膜，该杂萘联苯聚醚砜纳滤膜具有良好的耐溶剂性能，因此本发明首先提出采用优先透过有机物小分子的PPES纳滤膜分离萃取溶剂中的棉酚的方法，其工艺流程如图1所示。该方法对棉籽脱酚形成的萃取液中的棉酚进行有效分离，其单级脱酚率不小于75％，单级溶剂透过量不小于75％。通过纳滤膜得到的脱酚溶剂可以直接回收到脱酚萃取器中供循环使用。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为本发明的脱除棉籽中的棉酚的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
实施例1杂萘联苯聚醚砜纳滤膜的制备
以杂萘联苯聚醚砜为原料，N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，有机小分子丙醇(PrOH)和无机小分子氯化锂(LiCl)作为混合添加剂，采用相转化法制备的超滤膜。其中，按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶N-甲基吡咯烷酮＝12∶1.5∶15∶65。
制备方法如下：将真空干燥的PPES与添加剂按比例溶解于NMP，过滤、脱泡、静置。将铸膜液浇铸在玻璃板上，用玻璃刮刀制成膜，空气中停留蒸发15秒，转入冷凝水浴中，浸渍成膜，经净水浸泡24小时以上，溶剂交换完全后即可。以所制成的膜作为基膜，进行二次浸涂。浸涂液以杂萘联苯聚醚砜为原料，乙二醇甲醚和丙酮的混合溶剂(体积比为1∶1)为溶剂，有机小分子丙醇(PrOH)和无机小分子氯化锂(LiCl)作为混合添加剂。其中，按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶混合溶剂＝8∶0.6∶7∶90。浸涂的膜在100℃下经30分钟热处理得到杂萘联苯聚醚砜纳滤膜。
实施例2杂萘联苯聚醚砜纳滤膜脱除棉籽中的棉酚
取10公斤低温浸出的棉籽粕，其蛋白含量为48％(重量)，残油含量为1.2％(重量)，含棉酚0.8％(重量)，加入20公斤90％(体积)的甲醇水溶液。在45℃下浸泡1小时，取萃取液，用300目过滤器过滤，得到含酚甲醇萃取液。甲醇萃取液中棉酚的含量为3250mg/kg。在1MPa、25℃下，用PPES纳滤膜过滤，通量为75l/m2·小时，透过量为进料量的75％，透析液中的棉酚含量为390mg/kg，棉酚去除率为88％，浓缩液进行蒸发浓缩；在同样条件下对透析液进行第二次纳滤膜过滤，透过量为进料量的95％，二次透析液中棉酚的含量为43mg/kg，棉酚去除率为89％，二次浓缩液回到一次进料中。两次分离总的棉酚去除率为98.7％，总的透析液得率为71％。
实施例3杂萘联苯聚醚砜纳滤膜脱除棉籽中的棉酚
采用90％(体积)乙醇水溶液按实施例1中例举的方法制得萃取液。乙醇萃取液中的棉酚含量为2978mg/kg。在1MPa、25℃下，用PPES纳滤膜过滤，通量为22l/m2·小时，透过量为进料量的75％，透析液中的棉酚含量为546mg/kg，棉酚去除率为82％；在同样条件下对透析液进行第二次纳滤膜过滤，透过量为进料量的95％，二次透析液中棉酚的含量为87mg/kg，棉酚去除率为84％。两次分离总的棉酚去除率为97.1％。
实施例4杂萘联苯聚醚砜纳滤膜脱除棉籽中的棉酚
采用90％(体积)丙酮水溶液按实施例1中例举的方法制得萃取液。丙酮萃取液中的棉酚含量为3572mg/kg。在1MPa、25℃下，用PPES纳滤膜过滤，通量为98l/m2·小时，透过量为进料量的75％，透析液中棉酚含量为897mg/kg，棉酚去除率为75％；在同样条件下对透析液进行第二次纳滤膜过滤，透过量为进料量的95％，二次透析液中棉酚的含量为197mg/kg，棉酚去除率为78％。两次分离总的棉酚去除率为94.5％。

Claims (8)

1.一种用于脱除棉籽中的棉酚的纳滤膜，该纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于N-甲基吡咯烷酮，溶液经过滤后浇铸成膜，并将膜在水中浸泡，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶N-甲基吡咯烷酮＝1～18∶0.1～3∶10～25∶60～80；
(2)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于体积比为1∶1的乙二醇甲醚和丙酮的混合溶剂中，以该溶液浸涂步骤(1)制得的膜，再加热形成复合膜，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶混合溶剂＝2～12∶0.1～2∶5～10∶80～95。
2.根据权利要求1所述的纳滤膜，其特征在于，所述纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于N-甲基吡咯烷酮，溶液经过滤后脱除气泡并静置，然后浇铸成膜；将膜在空气中停留蒸发溶剂后在水中浸泡，溶剂交换完全即可，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶N-甲基吡咯烷酮＝1～18∶0.1～3∶10～25∶60～80；
(2)将丙醇、氯化锂与杂萘联苯聚醚砜溶解于体积比为1∶1的乙二醇甲醚和丙酮的混合溶剂中，以该溶液浸涂步骤(1)制得的膜，再在100℃下加热30分钟形成复合膜，其中按重量份数计，丙醇∶氯化锂∶杂萘联苯聚醚砜∶混合溶剂＝2～12∶0.1～2∶5～10∶80～95。
3.根据权利要求1或2所述的纳滤膜，其特征在于，所述纳滤膜截留200～1000道尔顿的分子。
4.一种脱除棉籽中的棉酚的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将棉籽粕经脱酚萃取得到的含棉酚的萃取液经过滤器过滤；
(2)滤液通过根据权利要求1至3中任一项所述的纳滤膜过滤，滤过的萃取溶剂供循环使用；
(3)对未滤过的包含棉酚的浓缩液进行蒸发，蒸出的萃取溶剂经冷凝回收供循环使用。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述萃取溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮及其水溶液中的一种或多种。
6.根据权利要4或5所述的方法，其特征在于，所述滤液多次，例如2次通过纳滤膜过滤。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将棉籽粕在脱酚萃取器中萃取，含棉酚的萃取液经100～400目的机械过滤器过滤，滤渣返回脱酚萃取器；
(2)滤液通过具有根据权利要求1至3中任一项所述的纳滤膜的过滤器过滤，滤过的萃取溶剂返回脱酚萃取器供循环使用；
(3)对未滤过的包含棉酚的浓缩液进行蒸发，蒸出的萃取溶剂经冷凝回收到溶剂罐供循环使用，剩余物作油脚处理。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述滤液通过纳滤膜过滤两次。
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