（化学专业论文）聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备与性能研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号t q 0 2 8 5 学科分类号 5 3 0 2 1 5 0 论文编号密级公开 学位授予单位代码 10 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名 房曷 学号2 0 0 8 0 0 0 2 5 2 获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码0 8 0 5 教育部科学技术重大 课题来源研究方向膜材料制备及应用 研究项目( 3 0 8 0 0 3 ) 论文题目聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备与性能研究 关键词纳滤膜，两步法，聚酰亚胺，耐溶剂，耐高温 论文答辩日期 2 0 1 0 年5 月1 9 日论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师孟庆函副教授北京化工大学材料科学 评阅人1曹兵教授北京化工大学膜材料制备与应用 评阅人2赵静研究员北京化工大学高分子材料 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员会主席唐黎明教授清华大学 答辩委员1李效玉教授北京化工大学 答辩委员2魏杰教授北京化工大学 答辩委员3王海侨教授北京化工大学 答辩委员4孟焱副教授北京化工大学 答辩委员5 注- 一论文类型：1 - 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二：中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( c b t1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 摘要 聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备与性能研究 摘要 纳滤分离过程是一种选择性高、操作简单和能耗低的分离技术， 已在多个工业领域中得到广泛的应用。纳滤过程的诸多优点，使其在 石油化工、医药和食品等领域的非水溶液体系中具有极大的潜在应用 价值。通常传统的纳滤膜难以拓展到非水溶液体系中使用，为此进一 步研究和发展耐溶剂纳滤膜，对于拓宽纳滤过程的应用范围极其重 要。 本文通过两步法制备了一种聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜，研究了聚酰 亚胺固含量、刮膜厚度、相转化时间、热亚胺化温度及热亚胺化进程 对膜性能的影响。最终采用固含量1 3 ，膜厚1 5 0 1 t m ，水中相转化 1 h ，热亚胺化程序为2 0 0 保持2 5 h ，2 5 0 保持2 h ，3 0 0 保持2 h 的工艺制备了性能较为优异的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜。 本实验对优化后的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的性能进行了表征，全 反射傅立叶红外光谱( a t r f t i r ) 测试表明了优化后的p i 纳滤膜亚胺 化完全，同时进一步采用称重法测定其亚胺化程度达到9 2 2 3 ；扫 描电子显微镜( s e m ) 测试表明该纳滤膜表现出了典型的非对称结构； 同时测试结果表面膜的孔隙率为7 2 3 。 本实验还对该p i 耐溶剂纳滤膜进行了全面的性能测试，包括膜 的耐溶剂性能；纯溶剂透过性能；不同分子量，不同电荷，不同价态 盐溶液的截留性能；膜在高温下的截留性能。结果表明耐溶剂纳滤膜 北京化t 大学硕t j 学f i 论殳 摘要 p r e p a r a t i o na n dp r o p e r t yo fp o l y i m i d e ( p i ) s o l v e n tr e s i s t a n c e n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e a b s t r a c t n a n o f i l t r a t i o n ( n f ) i sap r o m i s i n gs e p a r a t i o nt e c h n o l o g yf o r t h ef o o d ， w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，r e f i n i n ga n dp h a r m a c e u t i c a li n d u s t r i e sd u et ot h e a d v a n t a g e so fl o wo p e r a t i n gp r e s s u r e ，l o wi n v e s t m e n ta n dl o wo p e r a t i o n a n dm a i n t e n a n c ec o s t h o w e v e r ，a ni n d u s t r i a ln fm e m b r a n eu s e df o r a q u e o u ss y s t e mi so f t e nu n s u i t a b l ef o ri n t e n s i v es o l v e n ts y s t e mb e c a u s e o fi t se x t e n s i v es w e l l i n g ，w h i c hl e a d st oad r a s t i cl o s so f s e l e c t i v i t y t of i t t h e s ea p p l i c a t i o n s ，t h en fm e m b r a n e sm u s tb ed e s i r a b l ys t a b l ei nt h e o r g a n i cs o l v e n t s m a n yr e s e a r c h e r sh a v ef o c u s e do ni m p r o v i n gt h e s t a b i l i t y o ft h en f m e m b r a n e s ，e s p e c i a l l y t h es o l v e n tr e s i s t a n t n a n o f i l t r a t i o n ( s r n f ) m e m b r a n e s t h i sp a p e rd e s c r i b e st h ep r e p a r a t i o no fp o l y i m i d es o l v e n tr e s i s t a n c e n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n eb y t w o - s t e pm e t h o d t h ei n f l u e n c eo ft h e p o l y m e rc o n c e n t r a t i o n ，t h i c k n e s so fm e m b r a n e s ，p h a s ei n v e r s i o nt i m e ， t e m p e r a t u r eo ft h ei m i d i z a t i o na n dt h e r m a li m i d i z a t i o np r o c e d u r ew e r e s t u d i e d t h em e m b r a n e sw i t ht h eh i g h e s tr e j e c t i o nr a t eo ff a s tg r e e nf c f ( m w 8 0 8 8 6 ) w e r ep r e p a r e d a tt h e f o l l o w i n gc o n d i t i o n s ：p o l y m e r c o n c e n t r a t i o nw a s13 ，m e m b r a n et h i c k n e s sw a s15 0 i t m ，p h a s e 北京化丁人学顾 ：学位论文 i n v e r s i o nt i m ew a slha n dt h et h e r m a li m i d i z a t i o np r o c e d u r ew a s2 0 0 。c f o r2 5 h ，2 5 0 0 cf o r2 h ，a n d3 0 0 0 cf o r2 hi nv a c u u me n v i r o n m e n t i nt h i ss t u d y ，t h ei m i d i z a t i o nd e g r e eo fp im e m b r a n ep r e p a r e da t d i f f e r e n tt e m p e r a t u r ew a s i n v e s t i g a t e db ya t r f t i ra n dw e i g h i n g m e t h o d ，a n dt h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ei m i d i z a t i o nd e g r e ew a sa b o u t 9 2 2 3 ；t h es u r f a c ea n dc r o s ss e c t i o no fm e m b r a n ew e r ec h a r a c t e r e db y 目录 目录 第一章绪论。1 1 膜分离技术1 1 1 膜分离过程的分类1 1 2 纳滤膜1 2 耐溶剂纳滤膜2 2 1 耐溶剂纳滤膜应用2 2 1 - 1 纳滤膜在石油化工中的应用2 2 1 2 纳滤膜用于催化剂的回收与分离3 2 1 3 纳滤膜用于有机物的分离与提纯3 2 1 4 纳滤膜在食品工业上的应用3 2 1 5 纳滤膜在生物化学以及制药工业上的应用3 2 2 聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜4 2 2 1 聚酰亚胺( p o l y i m i d e ) 5 2 2 2 聚酰亚胺合成方法5 3 纳滤膜的制备7 3 1 纳滤膜的制备7 3 1 1 转化法7 3 1 2l s 相转化法7 3 1 3 复合法7 3 1 4 共混法7 3 1 5 荷电化法8 3 2 纳滤膜的改性8 3 2 2 对分子链段的改进8 3 2 3 交联改性i 9 3 2 4 共混改性9 3 2 5 加入添加剂9 3 2 6 表面处理9 3 2 7 后期热处理9 4 纳滤膜的分离机理1 0 4 1 电中性溶质1 0 4 1 1 膜过程的不可逆热力学模型1 0 北京化工大学硕卜学位论文 4 1 2 空间位阻一孔道模型1 0 4 1 3 溶解一扩散模型l o 4 2 荷电溶质1 1 4 2 1 d o n n a n 平衡模型1 1 4 2 2 扩展的n e m s t p l a n k 方程模型1 1 4 2 3 电荷模型1 1 4 2 4 静电排斥以及立体位阻模型1 2 5 本实验研究的主要内容以及目的及创新点1 2 第二章聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备与表征1 5 l 实验药品以及实验设备1 5 1 1 实验药品1 5 1 2 实验仪器1 6 2 实验方法与测试方法1 8 2 1 聚酰亚胺( p i ) 耐溶剂纳滤膜制备1 8 2 1 1 p i 铸膜液合成1 8 2 1 2 刮膜成型一1 8 2 1 3 凝固浴相转化1 9 2 1 4 热亚胺化1 9 2 2 测试表征方法1 9 2 2 1p i 膜亚胺化程度表征1 9 2 2 2s e m 形貌表征1 9 2 2 3 膜孔隙率表征2 0 3 结果与讨论j 2 1 3 1p i 纳滤膜的制备2 1 3 1 1p i 膜固含量对膜通量、截留率影响2 1 3 1 2 刮膜厚度对膜通量、截留率影响2 2 3 1 3 相转化时间对膜通量、截留率影响2 3 3 1 4 亚胺化程序对膜通量、截留率影响2 4 3 2p i 纳滤膜的表征2 6 3 2 1p i 膜亚胺化程度表征2 6 3 2 2 膜表面、断面的s e m 图表征2 9 3 2 3 膜孔隙率测试表征3 0 目录 4 本章小节3 1 第三章聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜性能测试。3 3 1 实验药品以及实验设备3 3 1 1 实验药品3 3 1 2 实验主要仪器3 4 2 性能测试方法3 4 2 1 耐溶剂测试3 4 2 2 膜纯溶剂通量测试3 4 2 3 膜截留性能测试3 4 2 4p i 膜高温性能测试3 4 3 结果与讨论3 6 3 1p i 膜耐溶剂性能测试3 6 3 1 1 通量、截留率表征膜耐溶剂性能3 6 3 1 2 拉伸强度表征膜耐溶剂性能3 9 3 1 3s e m 表征膜耐溶剂性能4 0 3 2 膜纯溶剂通量测试4 2 3 3 膜截留性能测试4 4 3 4 高温分离性能测试4 7 4 本章小结4 9 第四章结论5 1 参考文献5 3 致 谢5 7 研究成果及发表的学术论文5 9 作者及导师简介6 1 北京化丁人学顺i 学位论文 co n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1i n t r o d u c t i o nt om e m b r a n et e c h n o l o g y l 1 1c l a s s i f i c a t i o no f m e m b r a n es e p a r a t i o np r o c e s s 1 1 2n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e 1 2s o l v e n tr e s i s t a n tn a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e 2 2 1a p p l i c a t i o no fs r n fm e m b r a n e 2 2 1 1a p p l i c a t i o no f s i m fm e m b r a n ei no i li n d u s t r y “2 2 1 2a p p l i c a t i o no fs i 斟fm e m b r a n ei nc a t a l y z e rr e c y c l i n g 3 2 1 3a p p l i c a t i o no fs r n fm e m b r a n ei no r g a n i cr e c y c l i n g3 2 1 4a p p l i c a t i o no fs r n fm e m b r a n ei nf o o di n d u s t r y 3 2 1 5a p p l i c a t i o no fs r n fm e m b r a n ei nm e d i c a t i o na n dc h e m i s t r y 3 2 2p o l y i m i d e ( p i ) s 砌师m e m b r a n e 4 2 2 1p o l y i m i d e 5 2 2 2s y n t h e s i z eo f p o l y i m i d e 5 3p r e p a r a t i o no f n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e 7 3 1p r e p a r a t i o no f n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e 7 3 1 1 t r a n s l a t i o n 7 3 1 2p h a s ei n v e r s i o n 7 3 1 3 c o m p o s i t i o n 7 3 1 4 a d m i x t u r e 7 ：；1 5c h a r g e 8 3 2m o d i f i c a t i o no f n a n o f i l t r a t i o nm e m b r a n e 8 3 2 2c h a i ns e g m e n tm o d i f i c a t i o n 8 3 2 3c r o s sl i n k i n gm o d i f i c a t i o n 9 3 2 4a d m i x t u r em o d i f i c a t i o n 9 3 2 5a d d i t i v e 9 3 2 6s u r f a c et r e a t m e n t 9 3 2 7t h e r m a lt r e a t m e n t 9 4 p r i n c i p l eo fs e p a r a t i n g 1 0 4 1n e n t r a ls o l u t i o n 10 目录 4 1 1i r r e v e r s i b l et h e r m o d y n a m i c s 1 0 4 1 2p o r e - f l o wm o d e l 10 4 1 3s o l u t i o n d i f f u s i o nm o d e l 10 4 2c h a r g es o l u t i o n 11 4 2 1d o n n a nm o d e l s 11 4 2 2n e r n s t - p l a n km o d e l s 11 4 2 3 c h a r g em o d e l s 1 1 4 2 4e l e c t r o s t a t i cr e p u l s i o na n ds t e r i ch i n d r a n c em o d e l s 12 5c o m e n ta n di n n o v a t i o n 1 2 c h a p t e r2p r e p a r a t i o no fp ! s r n f m e m b r a n e 1 5 1f e e da n de q u i p m e n t s 15 1 1f e e d 15 1 2e q u i p m e n t sa n di n s t r u m e n t s 16 2 a n a l y s i s 1 8 2 1p r e p a r a t i o no f p is r n fm e m b r a n e 18 2 1 1s y n t h e s i z eo f p o l y i m i d e 1 8 2 1 2m o l d i n g 1 8 2 1 3p h a s ei n v e r s i o n 1 9 2 1 4t h e r m a li m i d i z a t i o n 1 9 2 2a n a l y s i s 1 9 2 2 1i m i d i z a t i o nd e g r e eo f p im e m b r a n e 1 9 2 2 2s e m i m a g e 19 2 2 3p o r o s i t yo f m e m b r a n e 2 0 3r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 2 1 3 1p r e p a r a t i o no f p is r n fm e m b r a n e 2 1 3 1 1i n f l u e n c eo f p o l y m e rc o n c e n t r a t i o n 2 1 3 1 2i n f l u e n c e o f m e m b r a n e t h i c k n e s s 2 2 3 1 3i n f l u e n c eo f t h ep h a s ei n v e r s i o nt i m eb e f o r ei m i d i z a t i o n 2 3 3 1 4i n f l u e n c eo f h e a t i n gp r o c e d u r e 2 4 3 2c h a r a e t e r i z a t i o i lo f p im e m b r a n e 2 6 3 2 1i m i d i z a t i o nd e g r e eo f p im e m b r a n e 2 6 3 2 2s e m i m a g e s 2 9 北京化t 入学f i | ；i 卜心沦上 3 2 3p o r o s i t yo f m e m b r a n e 3 0 4 s u m m a r y 31 c h a p t e r 3p r o p e r t yo fp is r n f m e m b r a n e 3 3 1f e e da n d e q u i p m e n t s ：3 3 1 1 f e e d 3 3 1 2e q u i p m e n t sa n di n s t r u m e n t s 3 4 2 a n a l y s i s 3 4 2 1s o l v e n tr e s i s t a n tt e s t 3 4 2 2p u r es o l v e n t sp e r m e a t ef l u x 3 4 2 3r e j e c t i o no fs o l u t e s 3 4 2 4p r o p e r t yo f p im e m b r a n ea te l e v a t e dt e m p e r a t u r e 3 4 3r e s u l t sa n dd i s c u s s t i o n 3 6 3 1s o l v e n tr e s i s t a n tt e s t 3 6 3 1 1c h a r a c t e r e db yf l u x sa n dr e j e c t i o n s 3 6 3 1 2c h a r a c t e r e db yt e n s i l es t r e n g t h 3 9 3 1 3c h a r a c t e r e db ys e m i m a g e 4 0 3 2p u r es o l v e n t sp e r m e a t ef l u x 4 2 3 3r e j e c t i o no fs o l u t e s 4 4 3 4p r o p e r t yo f p im e m b r a n ea te l e v a t e dt e m p e r a t u r e 4 7 4 s u m m a r y 4 9 c h a p t e r4c o n c l u s i o n s 5 1 r e f e r e n c e 二。5 3 a c k n o w l e g e m e n t s 5 7 a c h i e v e m e n t sa n dp u b l i s h e dp a p e r s 5 9 i n t r o d u c t i o no f a u t h o r 6 1 1 1 膜分离过程的分类 膜分离过程主要根据推动力的不同分为两大类。一类是以电为驱动力的膜分 离过程；另一类是以压力为驱动力的膜分离过程。以压力为推动力的膜分离过程 可分为：反渗透( r o ) 、纳滤( n f ) 、超滤( u f ) 以及微滤( m f ) ，他们的主要特性总结 如下表。 表i - i 典型的膜分离过程特性。 t a b l e l 一1t y p i c a ls e p a r a t i o np r o c e s so fm e m b r a n e 过程主要功能 微滤( m f ) m i c r o f i l t r a t i o n 超滤( u 1 0 u l t r a f i l t r a t i o n 纳滤( n f ) n a n o f i l t r a t i o n 反渗透( r o ) r e v e r s eo s m o s i s 滤除_ 5 0 n m 的颗粒 滤除5 1 0 0 r i m 的颗粒 大分子有机物与盐分离 水中溶解盐类的脱除 1 2 纳滤膜 纳滤分离( n a n o f i l t r a t i o n ) 是介于超滤( u f ) 与反渗透( r o ) 之间的一种以压 力作为驱动的新型膜分离过程，它的出现弥补了超滤与反渗透之间的空白，极大 地推进了膜技术及其相关应用领域的发展与研究。纳滤有两个显著的特征：其一 是截留的物质的相对分子质量为2 0 0 1 0 0 0 ；其二是纳滤膜表面的分离层是由电解 质所构成，对不同价态的离子存在着道南( d o n n a n ) 效应。以上特性，使其在纺织 印染、水处理、食品、造纸、医药、生化以及石化等诸多领域有着广泛的应用【1 1 。 目前，纳滤分离技术主要应用于水溶液体系，但许多工业流程中需要将纳滤膜应 + l 匕京化v 人学帧卜”f 二- f 5 - 论上 用到有机溶剂体系，这就需要纳滤膜具有优良的耐溶剂性能，这在很大程度上限 制了膜分离过程在工业中的应用。医药、石油化工以及精细化工等行业中，有很 多物质的分子量处在纳滤过截留的范围内，并且由于纳滤分离具有众多突出的优 点，所以迫切的需要把其应用到这些行业，但是由于纳滤膜普遍的耐溶剂性能不 理想，在实际应用中还存在一定的问题【2 _ 5 1 。 2 耐溶剂纳滤膜 为了拓宽纳滤膜的应用领域，就必须解决膜的耐溶剂问题。目前解决膜的耐 溶剂问题主要有两种思路：一是采用无机膜，因为无机膜本身就具有良好的耐 溶剂性能，但是由于无机纳滤膜的发展才刚起步且价格较贵，还有待开发其在 工业中的应用；二是采用具有良好性能的膜材料，再通过相应的改性处理，增加 其耐溶剂性，最终制得耐溶剂的有机纳滤膜。相对于无机膜，目前研制以及开发 具有耐溶剂性能的有机纳滤膜是方便可行的途径，也是当今备受关注的课题之 一。 聚合物膜在有机溶剂中会发生溶胀甚至溶解，失去分离能力，所以如何提高 膜的耐溶剂性能同时使其具有良好的分离效果是耐溶剂纳滤膜制备的关键。在有 机溶剂中，聚合物由于相似相溶的原理会发生溶解，具体表现为以下两个过程： ( 1 ) 溶剂分子向高分子聚合物的扩散；( 2 ) 聚合物分子链的解离，从而导致的膜表 面层结构变化，从而丧失分离性能，限制纳滤膜在溶剂体系的应用。b r o c k 6 】对 有机纳滤膜与有机溶剂接触时会出现的无种情况进行了总结：( 1 ) 没有化学影响； ( 2 ) 很小的溶涨，膜依然能够使用；( 3 ) 发生严重的溶涨，膜渐渐溶解；( 4 ) 膜完全的 溶解；( 5 ) 因为溶剂的增塑性，膜的孔径减小。其中( 1 ) 和( 2 ) 两种情况是实际应用 所期望的，但情况( 1 ) 基本上是无法实现的，情况( 2 ) 是切实可行的，能够通过相 应的后处理以及膜材料选取来实现，而实际应用中所谓的耐溶剂纳滤膜也是处在 这样的范围。l i n d e r 等人【_ 7 8 l 发表了有关有机耐溶剂膜制备及其应用的专利，开 启了有机耐溶剂膜制备、在有机溶剂体系中传递机理以及应用的研究。 2 1 耐溶剂纳滤膜应用 2 1 1 纳滤膜在石油化工中的应用 由于纳滤膜耐溶剂性能的制约，纳滤膜在石油化工行业中的应用与研究并不 广泛，直到九十年代后期，众多的耐溶剂材料开始用于纳滤膜的制备，如聚氨基 甲酸酯，聚脲，聚酰亚胺，聚丙烯腈，聚醚酰亚胺等，使耐溶剂纳滤膜能够大规 模应用于石化工业中。 2 绪论 2 1 2 纳滤膜用于催化剂的回收与分离 j t s c a r p e l l o 等人【9 】选用了一系列商品化耐溶剂纳滤膜研究了在乙基醋酸乙 酯，二氯甲烷，四氢呋喃( t h f ) q bp d b i n a p ，w i l k i n s o n ，j a c o b s e n 三种常用的金属 有机催化剂的分离效果。 d i n e s hn a i r 等人【1 0 , 11 1 在市l li n j 催化的反应：碘化钟与溴代庚烷反应生成溴化钾 与碘代溴化庚烷，甲苯作溶剂，溴代四辛烷为相问催化剂，用膜分离技术取代蒸 馏与水洗的方法，回收利用催化剂，取得良好效果，截留率达到9 1 以上，通量 达1 0 l m 2 h 。 2 1 3 纳滤膜用于有机物的分离与提纯 l l o y ds f l 2 】采用润滑油对膜进行浸泡处理，对加强膜的孔道强度有一定效果。 p a s t e r n a k 等【1 3 】采用热交联的方法加以处理，也是为了改善膜的孔道性能。 b l a c kl e 【1 4 】以聚酰亚胺( p i ) 、再生醋酸纤维素及醋酸纤维素分别为膜材料， 制备纳滤分离膜，对芳烃蒸馏的中间组分进行提纯，当进料液为1 2 0 - - - ，2 5 0 9 m o l ， 含7 5 - - ，9 0 v 芳烃时，滤液中芳烃碱含量为9 5 。其中，p i 膜的耐溶剂性能最好， 这是由其分子结构具有极高的刚性本身所决定的。 p a s t e r n a k t l 5 】以聚酰亚胺、聚砜等材料制备了纳滤分离膜，将脱沥青重油中的 轻组分有机溶剂脱离，通量可达1 0 - - 2 2 l m 2 h ，分离因子为2 8 4 0 。使用前， 先依次把膜浸泡在极性减小的溶剂中，如5 0 戊烷+ 乙丙醇、1 0 0 乙丙醇、1 0 0 戊烷。进行浸泡处理，能改善膜的强度。 2 1 4 纳滤膜在食品工业上的应用 纳滤过程在果汁浓缩工艺的改造中有良好应用。果汁浓缩能减少占用体积， 便于运输以及贮存。传统方法是用冷冻法或蒸馏法进行浓缩，这种方法不仅消耗 能量较大，同时还会导致芳香成分以及果汁风味散失。随着膜分离技术的发展， 人们考虑采用膜分离技术来浓缩加工果汁，但由于反渗透分离渗透压的制约很难 以单级形式将果汁浓缩至高浓度。n e b e a n 16 】用纳滤膜以及反渗透串联的方式进 行果汁的浓缩，得到了更高浓度的果汁，并大量的节省了能源。 2 1 5 纳滤膜在生物化学以及制药工业上的应用 由于纳滤有分离效率高、节能、污染小、不破坏产品的结构等特点，它在生 化以及制药工业中得到了日益广泛的应用。已经取得成功应用的方面有：抗生素 的分离与纯化，氨基酸以及多肽的分离等。 3 北京化工大学帧i 掌位论爻 2 1 5 1 氨基酸以及多肽的分离 多肽以及氨基酸带都具有两性离子官能团，在特定p h 值下能够达到等电点， 在p h 高于或低于等电点时相应地带负电荷或正电荷，调节溶液的p h 值，能够 调整多肽以及氨基酸的电性，利用纳滤膜的电荷效应实现分离。王晓琳 1 7 】测试 苯丙氨酸以及天冬氨酸水溶液的纳滤分离过程，把初始浓度为1 2 1 2 2 m o l m 。3 的 苯丙氨酸溶液浓缩至3 6 5 0 7 m o l m 一，而溶液中天冬氨酸以及苯丙氨酸的质量比 从0 1 5 降低到0 0 4 。 2 1 5 2 抗生素的分离及纯化 抗生素提纯的传统生产工艺是先把发酵液澄清，然后用选择性溶剂进行萃 取，再用减压蒸馏得到。纳滤技术的引入可从两个方面改进工艺：一用纳滤过程 分离未经萃取的抗生素发酵液，除去其中能够自由透过膜的水以及无机盐，然后 再加入萃取剂进行萃取。这样可大幅度提高分离效率，减小萃取剂的使用量；二 加入溶剂萃取抗生素后，再用纳滤膜进行分离，透过液可回收利用。这样操作可 减少蒸发溶剂所需的设备以及所消耗的能量。 吴麟华【l8 j 对6 氨基青霉烷酸( 6 a p a ) 进行了纳滤分离，采用的纳滤膜对 6 - a p a 的截留率高于9 9 。刘路【1 9 】采用纳滤超滤串联使用进行了林可霉素发酵 液的浓缩测试。发酵液经超滤预处理后，再经c a 纳滤膜的浓缩，将林可霉素由 4 0 0 0 p g m l ，浓缩至4 0 0 0 0 弘g m l 1 ，纳滤膜水通量为2 2 9 l l n - 2 h i 。蔡邦肖【2 0 】 对螺旋霉素发酵液进行了分离操作以及浓缩效果的研究，发酵液浓度提高了近一 倍，渗透通量可达2 5 l m - 2 h - i 。 2 2 聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜 根据不同的被分离介质以及膜分离过程，选择合适的膜材料是制备分离膜 的首要问题。为使纳滤分离技术应用于更广范的工业有机溶剂体系中而不发生溶 解，材料本身需要具有良好的耐溶剂性。以目前的文献报道，适合用于耐溶剂纳 滤膜制备高分子聚合物材料利l 】聚酰亚胺、硅橡胶、聚丙烯腈、聚磷腈、聚亚胺 酯以及其他交联聚合物等。1 9 9 7 年，o h y a 2 1 ，2 2 】用聚酰亚胺制各出一种不对称耐 溶剂纳滤膜，此膜具有耐高温、高压及有机溶剂的优点，膜的截留分子量为 1 7 0 4 0 0 ，甲苯溶液的通量为1 0 k ( i n 2 d ) 2 5 0k g ( m 2 d ) 。w h i t 乎3 谰聚酰亚胺耐溶 剂纳滤膜对润滑油滤液中的溶剂进行分离，此纳滤膜对润滑油的截留率达9 5 ， 分离得到的溶剂纯度达9 9 以上，操作压