开云体育 kaiyun.com 官网入口开云体育 kaiyun.com 官网入口本发明涉及一种分离膜及制备方法和应用，尤其是明胶/单宁组装高分子超薄膜及制备方法和应用。

　　近几年，由于化石燃料的严重消耗及其对环境的负面影响，具有清洁，可再生特性的生物醇燃料作为其替代品受到了广泛的关注。在生物醇的生产过程中，脱水纯化是高能耗的关键步骤。渗透蒸发技术与其它传统脱水方法相比，具有操作简单、产品纯度高、原料损失小、过程无污染和能耗低，易耦合等优点，在生产中具有明显的技术和经济上的优势。根据渗透蒸发过程的溶解-扩散理论，高亲水性能促进水的优先吸附，同时抑制水分子簇的形成，促进水分子的优先扩散。明胶是一种热水可溶，环境友好的绿色高分子，属于两性聚电解质，含有大量极性基团，具有较强的亲水性，同时明胶属于生物粘合剂，制备复合膜可与支撑层间产生较好的界面相容性。亲水性渗透蒸发膜在使用时需要进行适度交联，以避免过度溶胀导致的选择性下降，但通常使用的交联剂如戊二醛等会消耗亲水基团，导致膜亲水性下降。单宁是一种生物多酚，与明胶等蛋白质可通过疏水键和多点氢键结合，从而对明胶分子起到交联的作用，同时由于单宁分子上疏水部分与明胶分子上疏水基团的反应，可提高明胶膜的亲水性。层层自组装是制备超薄膜的一种常用方法，组装驱动力包括氢键，离子键，配位键及共价键。传统组装方法通常需要50-60甚至上百层涂覆才能获得致密无缺陷分离层，从而导致制膜过程需要经过多次浸泡和清洗，过程复杂，耗时较长。而明胶和单宁分子之间的组装可使膜厚快速增长，只需较少涂覆次数即可获得致密无缺陷分离层。

　　本发明的目的在于提供一种明胶/单宁组装高分子超薄膜及制备方法和应用，是一种高分子和小分子的层层自组装制备方法。利用明胶和单宁之间的疏水键和多点氢键，通过在高分子膜上层层自组 装制备具有超薄分离层的复合膜。单宁分子对明胶起到交联作用，从而提高膜稳定性，同时由于单宁分子上疏水部分与明胶分子上疏水基团的反应，可提高明胶膜的亲水性。膜材料具有如下主要特点:1)通过改变制膜配方，可以灵活、有效调控膜结构和物理化学性质；2)制备过程简单，条件温和，易制成超薄膜和实现规模化生产。可预计，该方法制得的膜材料具有较好的亲水性、稳定性及抗溶胀能力。将该方法制得的膜材料用于乙醇-水混合体系渗透蒸发脱水，具有较好的渗透通量和分离因子。本发明提供的一种明胶/单宁组装高分子超薄膜是以明胶和单宁为原料通过在高分子膜上层层自组装制备，明胶和单宁溶液的质量浓度为l_3mg/ml，PH为3_5，组装时间为5-10min，重复组装次数为1_5。本发明提供的一种明胶/单宁组装高分子超薄杂化膜的制备方法包括以下步骤: I)将明胶在40-60°C下溶于水中，并搅拌I小时配制成质量浓度为l_3mg/ml的明胶溶液，冷却至室温后用0.1M的HCl溶液调节PH为3-5。2)室温下，将单宁溶解于水中，搅拌配制成质量浓度为l_3mg/ml的单宁溶液，用

　　0.1M的HCl溶液调节PH为3-5。3)将高分子超滤膜浸泡于步骤I)制得的溶液中，静置5-10min，室温干燥。4)步骤3)获得的膜浸泡于步骤2)制得的溶液中，静置5-10min后用PH为3_5的盐酸水溶液清洗。5)步骤4)获得的膜浸泡于步骤I)制得的溶液中，静置5-10min后用PH为3_5的盐酸水溶液清洗。6)重复步骤4)和步骤5)，重复次数为1-5，室温干燥。上述方法中高分子超滤膜可为聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜等。上述方法制得的明胶/单宁组装高分子超薄膜，用于乙醇-水混合体系渗透蒸发脱水(乙醇浓度90 wt%)，分离因子为296至658，渗透通量为1336至1646g/(m2h)。本发明的优点在于:制备过程简单，条件温和，结构可控，制得的超薄膜厚度为60-170nm左右，用于有机溶剂脱水，尤其是醇水体系渗透蒸发，例如乙醇-水混合体系的渗透蒸发脱水，分离性能较 好。

　　图1实施例和对比例中膜的渗透通量和分离因子的比较图。图2为对比例中所制的对比膜的断面电镜图(Nanosem 430，电压:10.0kV, SE模式)。图3为实施例1中所制的膜I的断面电镜图(Nanosem 430，电压:10.0kV, SE模式)。图4为实施例2中所制的膜2的断面电镜图(Nanosem 430，电压:10.0kV, SE模式)。图5为实施例3中所制的膜3的断面电镜图(Nanosem 430，电压:10.0kV, SE模式)。

　　明胶在40°C下溶于水中，并搅拌I小时配制成质量浓度为lmg/ml的明胶溶液，冷却至室温后用0.1M的HCl溶液调节PH为3。室温下，将单宁溶解于水中，搅拌配制成质量浓度为lmg/ml的单宁溶液，用0.1M的HCl溶液调节PH为3。将聚丙烯腈超滤膜浸泡于明胶溶液中，静置5min后于室温下干燥。将干燥后的膜浸泡于单宁溶液中，静置5min后用PH为3的盐酸水溶液清洗。获得的膜浸泡于明胶溶液中，静置5min后用PH为3的盐酸水溶液清洗，室温下干燥处理后得到膜(膜I)。用于乙醇-水混合体系渗透蒸发脱水，分离系数为296，渗透通量为 1646g/(m2h)。实施例2

　　将明胶在60°C下溶于水中，并搅拌I小时配制成质量浓度为2.5mg/ml的明胶溶液，冷却至室温后用0.1M的HCl溶液调节PH为4。室温下，将单宁溶解于水中，搅拌配制成质量浓度为2.5mg/ml的单宁溶液，用0.1M的HCl溶液调节PH为4。将聚丙烯腈超滤膜浸泡于明胶溶液中，静置IOmin后于室温下干燥。将干燥后的膜浸泡于单宁溶液中，静置IOmin后用PH为4的盐酸水溶液清洗。获得的膜浸泡于明胶溶液中，静置IOmin后用PH为4的盐酸水溶液清洗。重复浸泡于单宁和明胶溶液中，并用PH为4的盐酸水溶液清洗共3次，室温下干燥处理后得到膜(膜2)。用于乙醇-水混合体系渗透蒸发脱水，分离系数为491，渗透通量为1519g/(m2h)。实施例3

　　将明胶在40°C下溶于水中，并搅拌I小时配制成质量浓度为3mg/ml的明胶溶液，冷却至室温后用0.1M的HCl溶液调节PH为5。室温下，将单宁溶解于水中，搅拌配制成质量浓度为3mg/ml的单宁溶液，用0.1M的HCl溶液调节PH为5。将聚丙烯腈超滤膜浸泡于明胶溶液中，静置5min后于室温下干燥。将干燥后的膜浸泡于单宁溶液中，静置5min后用PH为5的盐酸水溶液清洗。获得的膜浸泡于明胶溶液中，静置5min后用PH为5的盐酸水溶液清洗。重复浸泡于单宁和明胶溶液中，开云体育 开云平台并用PH为5的盐酸水溶液清洗共5次，室温下干燥处理后得到膜(膜3)。用于乙醇-水混合体系渗透蒸发脱水，分离系数为658，渗透通量为 1336g/ (m2h)。对比例I 将明胶在60°C下溶于水中，并搅拌I小时配制成质量浓度为3mg/ml的明胶溶液，冷却至室温后用0.1M的HCl溶液调节PH为4。将聚丙烯腈超滤膜浸泡于明胶溶液中，静置5min后于室温下干燥得到膜(对比膜)。用于乙醇-水混合体系渗透蒸发脱水，分离系数为103，渗透通量为1756g/(m2h)。

　　1.一种明胶/单宁组装高分子超薄膜的制备方法，其特征在于它是以明胶和单宁为原料通过在高分子膜上层层自组装制备，明胶和单宁溶液的质量浓度为l_3mg/ml，PH为3-5，组装时间为5-10min，重复组装次数为1_5。

　　2.一种如权利要求1所述的制备方法，其特征在于它包括以下步骤: 1)在40-60°C下，将明胶溶解于水中，并搅拌I小时配制成明胶溶液，降至室温后用0.1M的HCl溶液调节PH为3-5 ； 2)室温下，将单宁溶解于水中，搅拌配制成单宁溶液，用0.1M的HCl溶液调节PH为3-5 ； 3)将高分子超滤膜浸泡于步骤I)制得的溶液中，静置一段时间，室温干燥； 4)将膜浸泡于步骤2)制得的溶液中，静置一段时间后用PH为3-5的盐酸水溶液清洗； 5)将膜浸泡于步骤I)制得的溶液中，静置一段时间后用PH为3-5的盐酸水溶液清洗； 6)将膜重复步骤4)和步骤5)1-5次，室温干燥。

　　3.—种如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤3)中所述的浸泡时间为5-10mino

　　4.一种如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤4)中所述的浸泡时间为5_10mino

　　5.一种如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤5)中所述的浸泡时间为5_10mino

　　6.一种如权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于所述的高分子膜为聚丙烯腈膜、聚砜膜或聚醚砜膜。

　　7.一种按照权利要求1-6中任一项方法所制备得到的明胶/单宁组装高分子超薄膜。

　　8.—种如权利要求7所述的明胶/单宁组装高分子超薄膜在有机溶剂脱水中的应用。

　　9.一种如权利要求7所述的明胶/单宁组装高分子超薄膜在醇水混合体系渗透蒸发脱水中的应用。

　　本发明涉及一种明胶/单宁组装高分子超薄膜及制备方法和应用。制备过程包括配制一定质量浓度的明胶溶液和单宁溶液，用0.1M的HCl溶液调节pH。将聚丙烯腈超滤膜浸泡于明胶溶液中，静置一定时间后于室温下干燥。将干燥后的膜依次浸泡于单宁和明胶溶液中，静置一定时间后用相同PH的水溶液清洗。重复浸泡清洗若干次后，室温下干燥处理得到具有超薄分离层的复合膜。本发明制备过程条件温和，原料丰富，可控。制得的超薄膜厚度为60-170nm左右，可用于有机溶剂脱水，气体脱湿，溶液脱盐等过程，具有优异的综合性能。用于乙醇-水混合体系，分离因子可达658，渗透通量可达1336g/(m2h)。

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