[go: up one dir, main page]

TW201928036A - 基於膜之植物蠟的脫色方法 - Google Patents

基於膜之植物蠟的脫色方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201928036A
TW201928036A TW107140176A TW107140176A TW201928036A TW 201928036 A TW201928036 A TW 201928036A TW 107140176 A TW107140176 A TW 107140176A TW 107140176 A TW107140176 A TW 107140176A TW 201928036 A TW201928036 A TW 201928036A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
nanofiltration membrane
wax
membrane
permeate
retentate
Prior art date
Application number
TW107140176A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI758559B (zh
Inventor
謝健超
張鴻曦
Original Assignee
大陸商贏創特種化學(上海)有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陸商贏創特種化學(上海)有限公司 filed Critical 大陸商贏創特種化學(上海)有限公司
Publication of TW201928036A publication Critical patent/TW201928036A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI758559B publication Critical patent/TWI758559B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027Nanofiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11BPRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B11/00Recovery or refining of other fatty substances, e.g. lanolin or waxes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027Nanofiltration
    • B01D61/0271Nanofiltration comprising multiple nanofiltration steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B01D61/026Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1213Laminated layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1216Three or more layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/40Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
    • B01D71/42Polymers of nitriles, e.g. polyacrylonitrile
    • B01D71/421Polyacrylonitrile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/58Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/70Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/701Polydimethylsiloxane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C08L91/06Waxes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/10Temperature control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/14Pressure control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/24Quality control
    • B01D2311/246Concentration control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/251Recirculation of permeate
    • B01D2311/2512Recirculation of permeate to feed side
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/252Recirculation of concentrate
    • B01D2311/2523Recirculation of concentrate to feed side
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2317/00Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02Elements in series
    • B01D2317/025Permeate series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/20Specific permeability or cut-off range
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/34Molecular weight or degree of polymerisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/74Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

在植物蠟的脫色方法中,溶在有機溶劑中之植物蠟原料在壓力下與奈米過濾膜接觸,該奈米過濾膜對該植物蠟原料中所含之顏料相比對該蠟成分具有較高的阻透率(rejection),以提供含有經脫色之蠟的滲透物且使該顏料濃集於滲餘物中。

Description

基於膜之植物蠟的脫色方法
本發明係關於植物蠟之精煉,且尤其係關於一種基於膜之植物蠟的脫色方法。
植物蠟,如在Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, entry “waxes”, DOI 10.1002/14356007.a28_103.pub2.中的說明,具有廣範圍的工業用途。
粗製之植物蠟常含有有色的物質且具有深的顏色,例如粗製之米糠蠟是深棕色的,以致用途有限,因而需要脫色處理。
米糠蠟之一些脫色方法已在先前技術中揭示。
JP 51-30204係關於使用過氧化氫與米糠蠟中之顏料反應,該方法牽涉多個步驟且在該蠟中留下殘餘的過氧化氫。
CN 1071446 A係關於使用吸附劑之利用隔熱管柱層析術的脫色方法。然而,該方法耗損大量溶劑且製造大量吸附劑固體廢棄物。
CN 103981032 A係關於添加脫色吸附劑與使用環己烷作為溶劑之脫色處理。然而,此方法仍產生大量吸附劑固體廢棄物。
鑒於先前技藝之缺陷,需要發展一種包括米糠蠟之植物蠟的新穎脫色方法。
本發明人已考察使用有機溶劑奈米過濾膜將包括米糠蠟之植物蠟脫色的可能性,從而完成本發明。
本發明提供一種基於膜之植物蠟的脫色方法,該方法包含以下步驟:
i) 提供包含有機溶劑和溶於其中之植物蠟的植物蠟原料液體;
ii) 提供具有第一表面和第二表面之選擇性滲透的第一奈米滲透膜;及
iii) 使該原料液體與該第一奈米過濾膜之該第一表面接觸,以將一部分的該原料液體由該第一表面傳送通過該第一奈米過濾膜至該第二表面,從而形成第一滲透物和第一滲餘物,
其中在該第一奈米過濾膜之該第一表面的壓力高於該第一奈米過濾膜之該第二表面的壓力,該植物蠟包含顏料和蠟成分,且該第一奈米過濾膜對該顏料之阻透率高於對該蠟成分之阻透率。
本發明之方法能濃集顏料於該第一滲餘物中,同時該蠟成分伴隨該第一滲透物通過該奈米過濾膜,從而降低在該第一滲透物中該植物蠟的該顏料含量,以致該方法可廣泛地被用於植物蠟的脫色。
與在先前技藝中現有方法相比,本發明是替代的新方法,其具有以下優點:無須添加任何額外的化學品且無須將用過的膜材料再生。
本發明之方法可進一步包含以下的膜濃縮步驟:使該第一滲透物與第二奈米過濾膜進一步接觸以將一部分之該第一滲透物由該第二奈米過濾膜之第一表面傳送通過該第二奈米過濾膜至該第二奈米過濾膜之第二表面,從而形成第二滲透物和第二滲餘物,其中在該第二奈米過濾膜之該第一表面的壓力大於在該第二奈米過濾膜之該第二表面的壓力,且該第二奈米過濾膜對該蠟成分之阻透率係至少80%。
此額外之膜濃縮步驟能使該經脫色的植物蠟濃集於該第二滲餘物中。與傳統之蒸餾和濃縮方法相比,此方法具有低耗能的優點。
膜技術是用於分離物質混合物之相對新的技術。其基本原則是要使待分離之物質混合物與膜接觸,該膜對該混合物中存在之個別成分具有不同滲透率。這使該物質混合物中存在之不同成分能藉由以不同速率通過(亦即滲透)該膜被分離,且因此,這些成分在該膜之兩面被濃縮成不同濃度。因此,分離原則是該膜對待分離之物質的滲透率。驅動力主要是該膜的兩面之間的壓力梯度,亦即所謂之透膜壓力Δp。此外,也可以使用其他驅動力。
膜技術不僅藉由根據不同粒度選擇成分的機械篩選功能來產生作用,也牽涉溶解和擴散效果。因為膜比簡單之機械過濾器以明顯更複雜方式操作,也可以將液體或氣體彼此分離。
在特定之技術配置中,待分離之混合物係作為進料被遞送至該膜。在此,該混合物被分離成在該膜之該進料面的滲餘物及在該膜之另一面的滲透物,且該滲透物和該滲餘物被持續地從該膜排出。由於分離效果,對該膜為高度滲透的成分被濃集於該滲透物中,同時對該膜為較不滲透的成分被收集在該滲餘物中。由於很多膜製程使用原則上對在物質混合物中之所有成分均為可滲透但對這些成分有不同通過速率之膜,因此物質混合物之所有成分均存在於該滲餘物和該滲透物二者中,但彼之濃度(質量分率)不同。
在膜技術中,膜對物質混合物中之特別成分的滲透率的特徵在於該膜的阻透率R,其被定義為:
R=1-wP /wR
其中wP 是該滲透物中該成分之質量分率,及wR 是該膜滲餘物中該成分之質量分率。該阻透率R因此可具有0至1之值,且因此較佳以%給定。在簡單之二成分型系統中,例如0或0%之阻透率指明待研究之成分實際如同該溶劑地滲透,此意思是該成分在滲餘物中之質量分率與在滲透物中者相同。另一方面,1或100%之阻透率指明該成分完全被該膜保留。
除了阻透率R之外,所謂之膜滲透率P也決定滲透率的特徵,P被定義為
P=m’/(A×Δp)
其中m’是滲透物之質量流速,A是膜之面積,且Δp是透膜壓力。表達滲透率的單位經常是kg/(h×m2 ×bar)。
膜技術之原則摘述於Melin/Rautenbach: Membranverfahren. Grundlagen der Modul-und Anlagenauslegung.[膜製程:模組和系統設計的原理] Springer, Berlin Heidelberg 2004以供參考。
如本發明中使用之“奈米過濾”(nanofiltration)一詞是指提供150 g/mol至1,500 g/mol之標稱截留分子量(molecular weight cut-off)的合成膜,其中該標稱截留分子量意指:在此分子量時,根據在Toh等人之J. Membrane Sci., 291 (2007) 120-125中所述之方法,該膜對一範圍內之聚苯乙烯寡聚物(例如具有1,000的標稱Mp之聚苯乙烯聚合物標準物,參考編號PL2012-3010;和具有580的標稱Mp之聚苯乙烯聚合物標準物,參考編號PL2012-2010)提供90%之阻透率。奈米過濾膜與具有2,000至2,000,000 g/mol之截留分子量範圍之超過濾膜和具有0.2微米及更大之孔徑之微過濾膜不同。
決定於該膜主要用於分離物質之水性混合物或有機物質之混合物,奈米過濾乙辭可被用於水性奈米過濾(aqueous nanofiltration)或親有機奈米過濾(organophilic nanofiltration)之任一者。因為已證實就抗性而言且尤其就其在水性或有機介質中之膨脹行為而言膜材料的變化極大,此種差異對膜領域之技術人員是極重要的。
根據本發明所用之該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜可包含聚合物膜、陶瓷膜或混合型聚合物/無機膜。
在本發明方法中所用之該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜可從任何提供能分離植物蠟與其中之顏料的分離層的聚合物或陶瓷材料形成。例如,該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜可由選自適合製造奈米過濾膜之聚合物材料的材料形成或包含該料,較佳包括聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚碸、聚醚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、纖維素乙酸酯、聚苯胺、聚吡咯、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯並咪唑及其混合物。該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜可利用在此技藝中已知之任何技術製備,包括燒結、拉伸、蹤跡蝕刻(track etching)、模板瀝濾、界面聚合、或相轉換。在較佳具體例中,該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜可以是交聯的或經處理的,以改良其在有機溶劑中之穩定性。例如,作為非限制性實例,在GB 2437519(其內容藉由引用被併入於此)中所述之膜可用於本發明中。
在較佳具體例中,該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜是一種包含載體及薄的選擇性滲透層的交聯或非交聯的複合材料。該薄的選擇性滲透層可例如由選自下列之材料形成或包含選自下列之材料:經改質之基於聚矽氧烷的彈料,包括基於聚二甲基矽氧烷(PDMS)的彈料、基於乙烯-丙烯-二烯(EPDM)的彈料、基於聚降莰烯的彈料、基於聚環辛烯的彈料、基於聚胺甲酸乙酯的彈料、基於丁二烯和丁二烯-丙烯腈橡膠的彈料、天然橡膠、基於丁基橡膠的彈料、基於氯丁二烯橡膠(neoprene)的彈料、表氯醇彈料、聚丙烯酸酯彈料、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、基於聚偏二氟乙烯(PVDF)的彈料、聚醚嵌段醯胺(PEBAX)、交聯聚醚、聚醯胺、聚苯胺、聚吡咯、及其混合物,特佳是包含基於聚矽氧烷的彈料之薄的選擇性滲透層。
該第一奈米過濾膜較佳包含經聚矽氧塗覆之有機溶劑奈米過濾膜,更佳是基於聚丙烯腈的奈米過濾膜。
該第二奈米過濾膜較佳包含基於聚醯亞胺的奈米過濾膜,更佳是未經塗覆之有機溶劑奈米過濾膜。
在另一具體例中,該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜係從無機材料(諸如碳化矽、氧化矽、氧化鋯、氧化鈦、及沸石),藉由使用在此技藝中之技術人員已知的任何技術(例如藉由燒結、瀝濾或溶膠-凝膠加工)而製備。
在另一具體例中,該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜包含聚合物膜,且該聚合物膜具有呈粉末狀固體形式之分散的有機或無機基質,其量是在該聚合物膜之至多20重量%。碳分子篩基質可利用如US 6,585,802中所述之任何適合材料的熱解而製備。也可以使用在US 6,755,900中所述之沸石作為無機基質。可以使用金屬氧化物,例如二氧化鈦、氧化鋅及二氧化矽,諸如得自Evonik Industries AG(德國)而商標為AEROSIL和ADNANO者。也可使用混合型金屬氧化物,諸如氧化鈰、氧化鋯和氧化鎂之混合物。在至少一具體例中,該基質包含具有直徑小於1.0μm,較佳小於0.1μm,更佳小於0.01μm的粒子。
在本發明之所有具體例中,該第一奈米過濾膜及/或第二奈米過濾膜的截留分子量較佳是約150 g/mol至約1,500 g/mol,更佳約200 g/mol至約800 g/mol,特佳約200 g/mol至約600 g/mol。該第一奈米過濾膜較佳具有比該第二奈米過濾膜更高之截留分子量。該第一奈米過濾膜的截留分子量較佳是約300 g/mol至約1,500 g/mol,更佳約300 g/mol至約900 g/mol,以提供足夠之顏料的滲餘率和足夠之蠟成分的滲透率。該第二奈米過濾膜的截留分子量較佳是低於300 g/mol,以提供蠟成分之足夠滲餘率和蠟成分高濃集於該第二滲餘物中。
該植物蠟不特別被限制,且較佳係選自棕櫚蠟、小燭樹蠟、米糠蠟、蔗蠟、月桂蠟、蓖麻豆蠟、荷荷芭(jojoba)蠟、漆蠟、小冠椰子蠟、葵花蠟、及道格拉斯冷杉皮(douglas fir bark)蠟。
“蠟成分”一詞是指長鏈脂肪醇與脂肪酸之酯。此酯是植物蠟的典型成分,且以具有不同鏈長之脂肪酸與具有不同鏈長的脂肪醇的酯混合物之形式存在。
該有機溶劑不特別限制。較佳是屬於下列範疇:芳族烴類、脂族烴類、酮類、酯類、醚類、腈類、醇類、呋喃類、內酯類及其混合物。更佳是屬於下列範疇:甲苯、二甲苯、苯、苯乙烯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、甲乙酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、丙酮、異丙醇、丙醇、丁醇、己烷、庚烷、環己烷、二甲氧基乙烷、甲基三級丁基醚(MTBE)、乙醚、己二腈、二烷、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、乙腈及前述物質之混合物。
該第二奈米過濾膜對該蠟成分之阻透率係至少80%,較佳至少90%,更佳至少95%。該第二奈米過濾膜比該第一奈米過濾膜對該蠟成分具有較高的阻透率。
該第一滲餘物較佳再循環至該第一奈米過濾膜之該第一表面,而有助於提高該植物蠟之產率。更佳地,該第一滲餘物與該植物蠟原料液體結合,而使操作更方便。
該第二滲餘物較佳再循環至該第二奈米過濾膜之該第一表面,而有助於提高該植物蠟之產率。更佳地,該第二滲餘物與該第一滲透物結合,而使操作更方便。
較佳地,該植物蠟原料液體被連續地以補充用液體補充,而有助於提高該植物蠟之產率,該補充用液體為該有機溶劑或該植物蠟於該有機溶劑中所成之溶液。該植物蠟在該補充用液體中之濃度較佳不超過該植物蠟在該第一滲透物中之濃度,以改良效率。較佳地,該第二滲透物被用作為補充用液體或用於製備該補充用液體以改良溶劑之使用效率。
該第一奈米過濾膜的較佳操作條件是:
a) 溫度為10至100℃,較佳為30至80℃,
b) 透膜壓力差為10至60巴,較佳為20至50巴,及/或
c) 植物蠟濃度為10至500克/公升,較佳為100至300克/公升。
該第二奈米過濾膜的較佳操作條件是:
a) 溫度為10至100℃,較佳為30至80℃,及/或
b) 透膜壓力差為10至60巴,較佳為20至50巴。
用於進行本發明之脫色方法的分離系統係在圖1中顯示,進一步濃縮該植物蠟溶液的額外膜系統係在圖2中顯示。
在圖1顯示之具體例中,該脫色步驟係藉由供應一批待脫色之植物蠟原料液體7至進料槽1。使用泵3以從該進料槽1傳送流2至該第一奈米過濾膜4,該第一奈米過濾膜4對該植物蠟中所含之顏料比對該植物蠟中所含之蠟成分具有較高之阻透率。用於分離之驅動力係藉由背壓閥15產生,此背壓閥15維持透膜壓力差以使得一部分之該流2滲透通過該第一奈米過濾膜4而得到第一滲透物6和第一滲餘物5。該第一滲餘物5被返回至該進料槽1,同時該進料槽1被連續地以植物蠟原料液體7補充,其流速及其植物蠟濃度與該第一滲透物6者相同。在此系統中,該顏料被連續地濃集於該第一滲餘物5中,使得在該第一滲透物6中之顏料的含量減低。
在圖2顯示之具體例中,該膜濃縮步驟係藉由收集某一量之該第一滲透物6且將彼供應至進料槽8中而進行。使用泵10以從該進料槽8傳送流9至該第二奈米過濾膜11,此膜11對該蠟成分比對該有機溶劑具有較高之阻透率。用於分離之驅動力係藉由背壓閥16產生,此背壓閥16維持透膜壓力差以使得一部分之該流9滲透通過該第二奈米過濾膜11而得到第二滲透物14和第二滲餘物12,且該第二滲餘物12被返回至該進料槽8。在此系統中,該植物蠟成分被連續地濃集於該第二滲餘物12中。當彼被濃集至某一濃度時,彼以流13形式被取出,且在溶劑蒸發之後,獲得脫色的植物蠟產物;此外,該第二滲透物14 (其植物蠟成分之濃度被降低)可例如被再循環以在該進料槽1中製備該植物蠟原料液體,或製備待補充至該進料槽1中之植物蠟原料液體。

實施例
實例係藉由圖1和圖2所顯示之裝置進行。含有0.1 m2 之奈米過濾膜(其係由在聚丙烯腈載體上之有機聚矽氧塗層構成)且得自Evonik Specialty Chemicals (Shanghai) Co., Ltd.,商品名為PuraMem ®Flux的螺旋纏繞膜的模組被用作為第一奈米過濾膜。含有0.1 m2 之具有280 g/mol之截留分子量的聚醯亞胺奈米過濾膜且得自Evonik Specialty Chemicals (Shanghai) Co., Ltd.,商品名為PuraMem ®280的螺旋纏繞膜的模組被用作為第二奈米過濾膜。
該植物蠟之顏色(脫色前和脫色後)係藉由使用潘東(Pantone)色卡比較顏色,以獲得對應之潘東色碼。
該蠟成分之阻透率係由該滲透物和該滲餘物之溶解的固體的含量計算,該含量係藉由將該溶劑蒸發和將該蠟殘留物秤重來測定。

實例1
米糠蠟之脫色和濃縮
5公升之200克/公升之粗製米糠蠟(深棕色,具有476U之潘東(Pantone)色碼,由Huzhou Shengtao Biotech LLC.獲得)的乙酸乙酯溶液係在60℃被製備且提供於進料槽1中。調節泵3以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度且壓力緩慢地提高至30巴。在系統穩定之後,第一滲透物6在約10公升/時速率收集,且進料槽1被連續地以流速在10公升/時之60℃的44克/公升米糠蠟的乙酸乙酯溶液補充。
20公升之第一滲透物6被收集且添加至液態進料槽8。調節泵10以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度,且壓力被緩慢地提高至30巴。在系統已穩定之後,第二滲透物14被收集。當15公升之第二滲透物14已被收集時,該壓力被釋放,5公升之第二滲餘物13被排出且蒸乾以獲得脫色之米糠蠟(淡黃色,具有600U之潘東色碼)。
第一奈米過濾膜在100公升/(米2 時)之通量提供78%之蠟成分阻透率。第二奈米過濾膜在75公升/(米2 時)之通量提供95%之蠟成分阻透率。

實例2
蔗糖蠟之脫色和濃縮
5公升之200克/公升之粗製蔗糖蠟(棕色,具有469U之潘東色碼,由Shanghai Tonix Chemical Co., Ltd.獲得)的乙酸乙酯溶液係在60℃被製備且提供於進料槽1中。調節泵3以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度且壓力緩慢地提高至30巴。在系統穩定之後,第一滲透物6在約7公升/時流速收集,且進料槽1被連續地以流速在7公升/時之60℃的40克/公升蔗糖蠟的乙酸乙酯溶液補充。
20公升之第一滲透物6被收集且添加至該液態進料槽8。調節泵10以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度,且壓力被緩慢地提高至30巴。在系統已穩定之後,第二滲透物14被收集。當15公升之第二滲透物14已被收集時,壓力被釋放,5公升之第二滲餘物13被排出且蒸乾以獲得脫色之蔗糖蠟(淡黃色,具有600U之Pantone色碼)。
第一奈米過濾膜在70公升/(米2 時)之通量提供80%之蠟成分阻透率。第二奈米過濾膜在50公升/(米2 時)之通量提供95%之蠟成分阻透率。

實例3
棕櫚蠟之脫色和濃縮
5公升之200克/公升之粗製棕櫚蠟(棕黃色,具有145U之潘東色碼,由ShanghaiYuBa Raw Materials Co., Ltd.獲得)的乙酸乙酯的溶液係在60℃被製備且提供於進料槽1中。調節泵3以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度且壓力緩慢地提高至30巴。在系統穩定之後,第一滲透物6在約5公升/時流速收集,且進料槽1被連續地以流速在5公升/時之60℃的60克/公升棕櫚蠟的乙酸乙酯溶液補充。
20公升之第一滲透物6被收集且添加至液態進料槽8。調節泵10以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度,且壓力被緩慢地提高至30巴。在系統已穩定之後,第二滲透物14被收集。當15公升之第二滲透物14已被收集時,壓力被釋放,5公升之第二滲餘物13被排出且蒸乾以獲得脫色之棕櫚蠟(淡黃色,具有600U之潘東色碼)。
第一奈米過濾膜在50公升/(米2 時)之通量提供70%之蠟成分阻透率。第二奈米過濾膜在40公升/(米2 時)之通量提供95%之蠟成分阻透率。

實例4
米糠蠟之脫色和濃縮
5公升之200克/公升之粗製米糠蠟(深棕色,具有476U之潘東色碼,由Huzhou Shengtao Biotech LLC.獲得)的異丙烷溶液係在70℃被製備且提供於進料槽1中。調節泵3以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度且壓力緩慢地提高至30巴。在系統穩定之後,第一滲透物6在約1公升/時流速收集,且進料槽1被連續地以流速在1公升/時之60℃的80克/公升米糠蠟的異丙醇溶液補充。
20公升之第一滲透物6被收集且添加至該液態進料槽8。調節泵10以提供150公升/時之流速,系統被保持在60℃之溫度,且壓力被緩慢地提高至30巴。在系統已穩定之後,第二滲透物14被收集。當15公升之第二滲透物14已被收集時,該壓力被釋放,5公升之第二滲餘物13被排出且蒸乾以獲得脫色之米糠蠟(亮黃色,具有110U之潘東色碼)。
第一奈米過濾膜在10公升/(米2 時)之通量提供60%之蠟成分阻透率。第二奈米過濾膜在8公升/(米2 時)之通量提供90%之蠟成分阻透率。
1‧‧‧進料槽
2‧‧‧饋至該第一奈米過濾膜之流
3‧‧‧泵
4‧‧‧第一奈米過濾膜
5‧‧‧第一滲餘物
6‧‧‧第一滲透物
7‧‧‧植物蠟原料液體
8‧‧‧進料槽
9‧‧‧饋至第二奈米過濾膜之流
10‧‧‧泵
11‧‧‧第二奈米過濾膜
12‧‧‧第二滲餘物
13‧‧‧第二滲餘物之流
14‧‧‧第二滲透物
15‧‧‧背壓閥
16‧‧‧背壓閥
圖1顯示藉由本發明之奈米過濾方法以脫色的概略示圖,其包含藉由結合該第一滲餘物(5)與該植物蠟原料液體(7)以再循環該第一滲餘物(5)。
圖2顯示在本發明之較佳具體例中使用之膜濃縮步驟的概略示圖,其包含藉由結合該第二滲餘物(12)與該第一滲透物(6)以再循環該第二滲餘物(12)。

Claims (15)

  1. 一種植物蠟之脫色方法,該方法包含 i) 提供包含有機溶劑和溶於其中之植物蠟的植物蠟原料液體; ii) 提供具有第一表面和第二表面之選擇性滲透的第一奈米滲透膜;及 iii) 使該原料液體與該第一奈米過濾膜之該第一表面接觸,以將一部分的該原料液體由該第一表面傳送通過該第一奈米過濾膜至該第二表面,從而形成第一滲透物和第一滲餘物, 其中在該第一奈米過濾膜之該第一表面的壓力高於該第一奈米過濾膜之該第二表面的壓力,該植物蠟包含顏料和蠟成分,且該第一奈米過濾膜對該顏料之阻透率高於對該蠟成分之阻透率。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其進一步包含使該第一滲透物與該第二奈米過濾膜接觸,以將一部分的該第一滲透物由該第二奈米滲透膜之第一表面傳送通過該第二奈米過濾膜至該第二奈米過濾膜之第二表面,從而形成第二滲透物和第二滲餘物,其中在該第二奈米過濾膜之該第一表面的壓力大於在該第二奈米過濾膜之該第二表面的壓力,且該第二奈米過濾膜對該蠟成分之阻透率係至少80%,較佳至少90%,更佳至少95%。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法,其中該第二奈米過濾膜比該第一奈米過濾膜對該蠟成分具有較高的阻透率。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該第一奈米過濾膜及/或該第二奈米過濾膜包含選自下列群組之材料:聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚碸、聚醚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、纖維素乙酸酯、聚苯胺、聚吡咯、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯並咪唑及其混合物。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該第一奈米過濾膜及/或該第二奈米過濾膜是包含載劑和選擇性滲透層的複合材料,且該選擇性滲透層較佳為含有選自下列群組之材料:經改質之基於聚矽氧烷的彈料、基於聚二甲基矽氧烷(PDMS)的彈料、基於乙烯-丙烯-二烯(EPDM)的彈料、基於聚降莰烯的彈料、基於聚環辛烯的彈料、基於聚胺甲酸乙酯的彈料、基於丁二烯和丁二烯-丙烯腈橡膠的彈料、天然橡膠、基於丁基橡膠的彈料、基於氯丁二烯橡膠(neoprene)的彈料、表氯醇彈料、聚丙烯酸酯彈料、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、基於聚偏二氟乙烯(PVDF)的彈料、聚醚嵌段醯胺(PEBAX)、交聯聚醚、聚醯胺、聚苯胺、聚吡咯、及其混合物,特佳是選擇性滲透層包含基於聚矽氧烷的彈料。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該第一奈米過濾膜包含經聚矽氧塗覆之有機溶劑奈米過濾膜,較佳是基於聚丙烯腈的奈米過濾膜,及/或 該第二奈米過濾膜包含基於聚醯亞胺的奈米過濾膜,較佳是未經塗覆之奈米過濾膜。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該第一奈米過濾膜及/或該第二奈米過濾膜的截留分子量(molecular weight cut-off)是約150 g/mol至約1,500 g/mol,較佳約200 g/mol至約800g/mol,更佳約200 g/mol至約600 g/mol。
  8. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該植物蠟係選自下列群組:棕櫚蠟、小燭樹蠟、米糠蠟、蔗蠟、月桂蠟、蓖麻豆蠟、荷荷芭(jojoba)蠟、漆蠟、小冠椰子蠟、葵花蠟、及道格拉斯冷杉皮(douglas fir bark)蠟。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該有機溶劑係選自下列群組:芳族烴類、脂族烴類、酮類、酯類、醚類、腈類、醇類、呋喃類、內酯類及其混合物,較佳選自甲苯、二甲苯、苯、苯乙烯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、甲乙酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、丙酮、異丙醇、丙醇、丁醇、己烷、庚烷、環己烷、二甲氧基乙烷、甲基三級丁基醚(MTBE)、乙醚、己二腈、二烷、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、乙腈及其混合物。
  10. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該第一滲餘物被再循環至該第一奈米過濾膜之該第一表面,且較佳與該植物蠟原料液體結合。
  11. 如申請專利範圍第2至10項中任一項之方法,其中該第二滲餘物被再循環至該第二奈米過濾膜之該第一表面,且較佳與該第一滲透物結合。
  12. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該植物蠟原料液體被連續地以補充用液體補充,該補充用液體為該有機溶劑或該植物蠟於該有機溶劑中所成之溶液,該植物蠟在該補充用液體中之濃度較佳不超過該植物蠟在該第一滲透物中之濃度。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法,其中該第二滲透物係用作為補充用液體或用於製備該補充用液體。
  14. 如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該第一奈米過濾膜的操作條件包含下列至少一者: a) 溫度為10至100℃,較佳為30至80℃, b) 透膜壓力差為10至60巴,較佳為20至50巴, c) 植物蠟濃度為10至500克/公升,較佳為100至300克/公升。
  15. 如申請專利範圍第2至14項中任一項之方法,其中該第二奈米過濾膜的操作條件包含: a) 溫度為10至100℃,較佳為30至80℃,及/或 b) 透膜壓力差為10至60巴,較佳為20至50巴。
TW107140176A 2017-11-16 2018-11-13 基於膜之植物蠟的脫色方法 TWI758559B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711135977.4A CN107803116A (zh) 2017-11-16 2017-11-16 植物蜡脱色的基于膜的方法
??201711135977.4 2017-11-16
CN201711135977.4 2017-11-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201928036A true TW201928036A (zh) 2019-07-16
TWI758559B TWI758559B (zh) 2022-03-21

Family

ID=61580398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107140176A TWI758559B (zh) 2017-11-16 2018-11-13 基於膜之植物蠟的脫色方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20210363463A1 (zh)
JP (1) JP2021503370A (zh)
KR (1) KR20200083585A (zh)
CN (1) CN107803116A (zh)
PH (1) PH12020550573A1 (zh)
SG (1) SG11202004312SA (zh)
TW (1) TWI758559B (zh)
WO (1) WO2019096080A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107803116A (zh) * 2017-11-16 2018-03-16 赢创特种化学(上海)有限公司 植物蜡脱色的基于膜的方法
EP3632525A1 (en) 2018-10-02 2020-04-08 Evonik Fibres GmbH A device and a process for separating methane from a gas mixture containing methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide
DE202019001414U1 (de) 2019-02-01 2019-04-12 Evonik Canada Inc. Vorrichtung zum Trennen von Gaskomponenten aus einem Gasstrom mit veränderlicher Zusammensetzung oder Strömungsrate
EP3851183A1 (de) 2020-01-17 2021-07-21 Evonik Operations GmbH Verbundkörper und deren verwendung in der organophilen nanofiltration
JP7739057B2 (ja) 2020-06-17 2025-09-16 エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー 架橋中空糸膜およびその新たな製造方法
CN114230076A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 廖崇亨 金属表面处理液回收利用系统及其操作方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5130204A (ja) * 1974-09-09 1976-03-15 Noda Watsukusu Kk Raisuwatsukusunoseizoho
CZ284042B6 (cs) * 1996-02-19 1998-07-15 Setuza A. S. Způsob úpravy glycerinových roztoků membránovou filtrací
US5651877A (en) * 1996-04-16 1997-07-29 Mobil Oil Corporation Lubricating oil dewaxing with membrane separation
EP1726353A1 (en) * 2005-05-25 2006-11-29 Johnson Diversey, Inc. Membrane filtration of a product
SG188680A1 (en) * 2011-09-14 2013-04-30 Univ Singapore Thin film composite nanofiltration hollow fiber membranes
MX2014005473A (es) * 2011-11-09 2014-11-26 Evonik Membrane Extraction Technology Ltd Procesos a base de membrana para reducir por lo menos una impureza y hacer un concentrado que comprende por lo menos un componente natural de una mezcla de aceite de acidos grasos no marinos, y composiciones que resultan de los mismos.
US10202562B2 (en) * 2012-05-07 2019-02-12 Evonik Degussa Gmbh Membrane-based processes for selectively fractionating essential oils
CN103664518A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 郸城财鑫糖业有限责任公司 一种用于结冷胶生产过程中废酒精的回收方法
CN104744561A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 谷神生物科技集团有限公司 一种纳滤膜脱色方法
CN105218707B (zh) * 2015-11-10 2017-08-25 军株(大连)生物产业有限公司 一种利用全膜工艺去除菊粉中色素、苦素的方法
CN106693706B (zh) * 2017-01-17 2019-06-21 中国科学院长春应用化学研究所 一种纳滤膜、其制备方法与应用
CN107803116A (zh) * 2017-11-16 2018-03-16 赢创特种化学(上海)有限公司 植物蜡脱色的基于膜的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200083585A (ko) 2020-07-08
SG11202004312SA (en) 2020-06-29
US20210363463A1 (en) 2021-11-25
CN107803116A (zh) 2018-03-16
TWI758559B (zh) 2022-03-21
PH12020550573A1 (en) 2021-04-19
WO2019096080A1 (en) 2019-05-23
JP2021503370A (ja) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI758559B (zh) 基於膜之植物蠟的脫色方法
Ye et al. Advanced desalination of dye/NaCl mixtures by a loose nanofiltration membrane for digital ink-jet printing
Gautam et al. Performance evaluation and fouling analysis for reverse osmosis and nanofiltration membranes during processing of lignocellulosic biomass hydrolysate
Wang et al. Recent advances in membrane distillation processes: Membrane development, configuration design and application exploring
Gautam et al. Electrospun polyimide nanofiber membranes for high flux and low fouling microfiltration applications
US10214499B2 (en) Dilute chemical reaction process with membrane separation step
US20110155666A1 (en) Method and system using hybrid forward osmosis-nanofiltration (h-fonf) employing polyvalent ions in a draw solution for treating produced water
JP2010533648A5 (zh)
KR20170012154A (ko) 무삼투압차 상태에서 역삼투압법으로 용질 함유 수용액을 고농도로 농축하는 방법
Meschke et al. Membrane treatment of leached mining waste–A potential process chain for the separation of the strategic elements germanium and rhenium
Bruschke Industrial application of membrane separation processes
Meschke et al. Influence of process parameters on separation performance of strategic elements by polymeric nanofiltration membranes
Izák et al. Stability and selectivity of a multiphase membrane, consisting of dimethylpolysiloxane on an ionic liquid, used in the separation of solutes from aqueous mixtures by pervaporation
CN109160663A (zh) 一种染料行业高盐染料废水分质回收利用工艺及装置
KR20140092980A (ko) 관능화 그래핀 플레이크 함유 필름을 포함하는 분리막
CN112870975A (zh) 纯化有机物的方法
CN107473957A (zh) 从均相的有机液体组合物中富集铬化合物的方法
CN110314547A (zh) 渗透-汽化传质方法及其装置
Strathmann et al. Gas separation and pervaporation: membrane and module development
EP4519003A1 (en) Filtration system
Liu et al. Membranes: technology and applications
CN102172481B (zh) 一种复合结构分离膜的制备方法
Saykova et al. Organic solvent nanofiltration of extracts from Hypericum Perforatum L.: Effect of variable feed composition on rejection and flux decline
JP2017148735A (ja) 溶媒分離方法
WO2011057293A1 (en) Liquid recovery and purification in biomass pretreatment process

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees