ZIF-L/PDMS混合基质膜蒸气渗透耦合发酵强化乙醇生产效率的研究

蒸气渗透（VP）膜分离不存在膜污染风险,在生物乙醇生产中具有广阔的应用前景。将聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜和以二维沸石咪唑骨架（ZIF-L）为填充基质制备的PDMS（ZIF-L/PDMS）混合基质膜,分别用于VP膜分离与菊粉水解液发酵制乙醇过程的耦合,分析了二者在耦合过程中的分离性能和发酵性能。探究了不同膜分离方式、不同类型膜及操作条件对膜分离性能的影响。实验结果表明,当料液浓度为5%（质量）、蒸气循环流量为1.5 L·min^-1时,ZIF-L/PDMS混合基质膜的VP性能高于渗透汽化（PV）,归一化总通量达到1148.78 g·m^-2·h^-1,分离因子高达19.14,显著提升了乙醇分离性能。ZIF-L/PDMS混合基质膜用于VP耦合发酵,实现了耦合过程的高渗透性和乙醇选择性,与文献报道相比,乙醇移除效果最优,乙醇产率和时空产率分别达到0.421 g·g^-1、3.07 g·L^-1·h^-1,两个指标明显高于单独发酵,极大地提高了乙醇生产效率。因此,ZIF-L/PDMS混合基质膜在原位分离发酵乙醇方面具有很大的应用潜力。     

单氨基末端超支化聚甘油的可控合成

为解决传统超支化聚甘油(HPG)外部结构单一、没有明确分子链末端的缺点,以三羟甲基氨基甲烷(Tris)为原料,合成一种新型引发剂N,N-二苄基三羟甲基氨基甲烷(Bn_2Tris),采用阴离子开环聚合反应引发合成具有明确末端的超支化聚甘油(NH_2-HPG).这种特殊拓扑结构的超支化聚合物分子末端存在一个氨基,并保持了传统超支化聚甘油的化学结构.实验结果显示:改变单体/引发剂的投料比可得到分子质量分别为1 300 g/mol、2 550 g/mol和4 050 g/mol的NH_2-HPG,其对应的粒径分别为1.99 nm、3.07 nm和3.96 nm.研究结果表明:该合成方法能对超支化聚甘油分子质量进行有效调控,尺寸大小可呈现一定的梯度变化;这种分子链末端明确的超支化聚甘油在分离膜、催化载体和生物医学等领域具有潜在的应用前景.