李 京，黃崇品，李宏強(qiáng)， 徐 建*

（1. 中國科學(xué)院過程工程研究所 生化工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190；2. 北京化工大學(xué) 常州先進(jìn)材料研究院，北京 100029）

納濾膜分子截流量對玉米秸稈木聚糖提取液脫鹽效果的影響

李 京1,2，黃崇品2，李宏強(qiáng)1， 徐 建1*

（1. 中國科學(xué)院過程工程研究所 生化工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190；2. 北京化工大學(xué) 常州先進(jìn)材料研究院，北京 100029）

考察了三種不同分子截流量的納濾膜DK1812（MWCO 150-300）、KM1812（MWCO 500）和GE1812（MWCO 1000）對木聚糖提取液脫鹽效果和木聚糖回收率的影響。結(jié)果表明：在木聚糖提取液納濾脫鹽過程中，當(dāng)置換體積數(shù)為4時(shí)，DK1812、KM1812和GE1812總脫鹽率分別達(dá)94.08%、97.58%和90.38%，但DK1812總糖損失率最低，是較為合適的膜組件。在比較了DK1812和KM1812恒容滲濾與先濃縮再恒容滲濾兩種操作方式后發(fā)現(xiàn)：濃縮倍數(shù)相同時(shí)，KM1812多糖損失率低于DK1812，再經(jīng)過置換脫鹽后，多糖損失率為18.72%，更適宜木聚糖提取液的濃縮脫鹽處理。

木聚糖；納濾；分子截流量；脫鹽

木聚糖是玉米秸稈中主要的半纖維素，經(jīng)堿提得到的木聚糖溶液中，目標(biāo)產(chǎn)物是木聚糖，但同時(shí)也有少量的單糖、色素、大量的無機(jī)鹽以及可溶性非糖聚合物等雜質(zhì)[1]。而鹽的存在對木聚糖的后續(xù)轉(zhuǎn)化有一定的不利影響，例如對木聚糖酶產(chǎn)生抑制作用[2-3]，因此，有必要對料液進(jìn)行脫鹽處理。木聚糖提取液中鹽分的脫除一般有離子交換、膜技術(shù)等手段[4-6]。采用離子交換樹脂脫鹽，脫鹽率高[7]，但是會(huì)消耗大量的酸、堿，產(chǎn)生大量的再生廢水，給環(huán)境帶來巨大的環(huán)保壓力[8]。納濾是介于反滲透和超濾之間的一種新型膜分離技術(shù)，其截留分子量為150～1 000 Da，且大多帶有荷電性，能截留小分子有機(jī)物和無機(jī)鹽類。由于納濾膜在脫鹽過程中讓部分木糖、葡萄糖選擇性透過，因而該過程中部分單糖也被脫除，使得木聚糖的純度有較大提高[9]。

本研究利用GE1812（MWCO 1000）、DK1812（MWCO 150-300）和KM1812（MWCO 500）三種納濾膜對木聚糖提取液進(jìn)行脫鹽處理。由于木聚糖堿提抽液中固形物含量高，體系粘度大，除了膜孔徑、糖液溫度、進(jìn)料濃度、進(jìn)料速度、操作壓力等因素影響脫鹽效果外，具體操作模式的選擇、脫鹽過程中脫鹽率的變化規(guī)律以及木聚糖的純度與其收率的關(guān)系也是需要考察的因素。恒容滲濾是木聚糖脫鹽常用的操作模式，但對于稀溶液，濃縮往往是必不可少的工藝，為了比較這三種納濾膜的脫鹽效果以及濃縮時(shí)通量衰減情況和濃縮效果，本文采用恒容滲濾和先濃縮再恒容滲濾兩種操作模式，考察納濾膜的脫鹽效果及其對木聚糖制備液的適應(yīng)性，篩選出不同操作模式下較優(yōu)的膜組件。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1材料

木聚糖提取液：向1 000 mL藍(lán)蓋瓶中加入50 g（干重）的玉米秸稈粉（＜2 mm），加入500 mL 10%（w/V）NaOH溶液，溶液和樣品混合均勻，在121℃下，處理2 h后，減壓抽濾，用1 000 mL去離子水（分兩次，每次500 mL）洗滌濾渣，合并濾液。濾液使用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性（pH 6.5～7.5），測定溶液中的鹽、單糖、寡糖和總糖的濃度。

木糖（Lot#BCBH2703V）、阿拉伯糖（Lot#1367949V）、葡萄糖（Lot#BCBC3662）購自SIGMA-ALDRICH Co.，木二糖-木六糖標(biāo)準(zhǔn)品購于Megazyme International Ireland。

木聚糖提取液主要含Na+、Cl-、色素、單糖、低聚木糖、木聚糖等成分，外觀呈褐色液體，料液pH約為7.0。木聚糖提取液的參數(shù)如表1所示。

表1 木聚糖提取液的物料參數(shù)

1.2提取液納濾脫鹽

木聚糖提取液的納濾脫鹽采用DSMP-1812W型卷式膜分離裝置（杭州科膜水處理工程有限公司，如圖1所示），實(shí)驗(yàn)流程如圖 2所示。卷式納濾膜元件為GE公司的DK1812（MWCO 150-300）、KM1812（MWCO 500）和GE1812（MWCO 1000），材質(zhì)為GE三層復(fù)合膜（TFM），有效過濾面積為0.325 m2。

圖1 DSMP-1812W型卷式膜分離裝置

圖2 KM1812-NF結(jié)構(gòu)示意圖

開啟冷卻水循環(huán)，將膜系統(tǒng)溫度控制在10～15℃，調(diào)節(jié)頻率到28 Hz，通過壓力調(diào)節(jié)閥將跨膜壓控制在0.6～0.8 MPa。本研究采用兩種操作方式：一是保持初始原料體積不變，透過液達(dá)到一定體積單獨(dú)取出，向料液罐補(bǔ)充相應(yīng)體積的去離子水，進(jìn)行恒容滲濾；二是將一定體積的木聚糖溶液濃縮到設(shè)備最小供液體積或通量下降為初始值的一半時(shí)，補(bǔ)充去離子水，進(jìn)行恒容滲濾，不斷置換出鹽分。

1.3分析方法

1.3.1 單糖和低聚木糖含量測定

提取液適當(dāng)稀釋后在10 000 r/min下離心5 min，使用0.45 μm槍頭濾膜過濾到液相小瓶中直接用于HPLC分析。實(shí)驗(yàn)所用的HPLC分析系統(tǒng)為安捷倫1260，糖分析柱Hi-Plex-H（370×7.7 mm），進(jìn)樣量2 μL，流動(dòng)相為5 mM硫酸溶液，流速0.6 mL/min，柱溫箱設(shè)定為65℃，檢測器為視差檢測器（RID），檢測溫度35℃[10]。

1.3.2 多糖含量測定

使用稀酸水解法測定提取液中的多糖含量。將提取液適當(dāng)稀釋后取5.00 mL置于具塞玻璃試管中，然后加入5.00 mL 8%的硫酸溶液，混合后置于滅菌鍋中121℃下處理60 min。水解液使用氫氧化鋇中和后使用液相分析其中單糖含量[11]，減去提取液中原有單糖含量，即得到提取液中的多糖含量。詳細(xì)操作方法參見課題組前期工作[12]。

1.3.3 鹽含量測定

鹽濃度采用電導(dǎo)法測定，在25℃下使用電導(dǎo)儀（DDS-307，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）測定樣品的電導(dǎo)率，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算樣品中的NaCl濃度[13-14]。

1.3.4 黏度的測定

旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)（NDJ-8S，維德（寧波）儀器有限公司）1#轉(zhuǎn)子在恒溫水浴12℃（膜系統(tǒng)溫度10～15℃）、轉(zhuǎn)速為30 r/min的條件下，測定料液的動(dòng)力黏度。

1.3.5 膜通量測定

為了考察所選用三種納濾膜的結(jié)構(gòu)性能，測定進(jìn)料流5.6 L/min±0.1，20℃條件下不同操作壓力下三種納濾膜的純水通量，各個(gè)壓力下預(yù)壓30 min待穩(wěn)定后再進(jìn)行測定。膜通量的計(jì)算式如式（1）所示。

式中：J為膜通量，mL/(min·m2)；V為T時(shí)間內(nèi)的透水量，mL；A為膜的有效面積，m2；本實(shí)驗(yàn)中膜有效面積為0.325 m2；T為透過時(shí)間，min。

1.3.6 跨膜壓測定

膜兩側(cè)壓力ΔP的計(jì)算式如式（2）所示。

式中：ΔP為膜兩側(cè)壓力差，MPa；Pin為膜進(jìn)口壓力，MPa；Pout為膜出口壓力，MPa；Pp為透過液出口壓力，MPa。

如圖 2所示，透過液出口直接和大氣連通，因此Pp＝0，則得式（3）。

1.3.7 鹽脫除率和糖損失率

間隔一定時(shí)間取樣，測定其組分，鹽的脫除率和其他組分的損失率使用式（4）進(jìn)行計(jì)算。

式中：Mpi是透過液中溶質(zhì)i的質(zhì)量，mg；Mmi是料液中溶質(zhì)i的質(zhì)量，mg。

2 結(jié)果和討論

2.1納濾膜純水滲透特性的研究

純水透過系數(shù)Lp是單位時(shí)間、單位面積和單位壓力下膜的純水通量，是膜內(nèi)在性能參數(shù)之一，也是檢驗(yàn)?zāi)ば阅芊€(wěn)定的重要指標(biāo)[15]。為了考察所選用三種納濾膜的結(jié)構(gòu)性能，測定了不同操作壓力三種納濾膜的純水通量，結(jié)果如圖3所示。

結(jié)果表明三種納濾膜組件的純水通量與操作壓力基本呈線性關(guān)系，隨著壓力的增大，純水通量也隨之增大。在較高的壓力下純水通量并沒有呈現(xiàn)下降的趨勢，說明在所選擇的壓力范圍內(nèi)，壓力對預(yù)壓后膜組件結(jié)構(gòu)的影響可以忽略。相同操作壓力下，納濾膜純水通量并沒有隨著膜截留分子量的增大而增大，截留分子量較大的GE1812純水通量反而較其它兩種膜低。

根據(jù)K-K方程[16]中的膜通量模型，純水滲透系數(shù)計(jì)算公式可以簡寫為式（5）。

圖3 操作壓力對三種納濾膜純水通量的影響

式中：Jv為膜通量，mL/(min·m2)；ΔP 為操作壓力，MPa。經(jīng)計(jì)算得出（Lp）KM1812＝1548.9 mL/(min·m2)＞（Lp）DK1812＝987.175 mL/(min·m2)＞（Lp）GE1812＝384.628 mL/(min·m2)。此外，納濾膜的純水滲透系數(shù)Lp還可由Hagen-Poiseulle（HP）方程（6）計(jì)算[17]。

式中：rp為膜孔半徑，nm；μw為水的動(dòng)力粘度，mPa·s；Ak/Δx為有效開孔率與膜的厚度之比，m-1。

其中水的動(dòng)力粘度μw與純水的溫度等其它性質(zhì)有關(guān)，因此，當(dāng)溫度一定時(shí)，水動(dòng)力粘度μw一定。截留分子量大小一般可代表膜孔徑的大小，則有（rp）GE1812＞（rp）KM1812＞（rp）DK1812。三種納濾膜膜材料相同，膜厚度也基本相同。由HP方程可知，純水滲透系數(shù)與粘度、膜的厚度呈反比，與膜孔徑的平方、有效開孔率呈正比，因此可以推斷GE1812的有效開孔率要小于另外兩種納濾膜。從膜通量越大，單位時(shí)間原料處理量越大，從節(jié)約能耗的角度來看，KM1812和DK1812要優(yōu)于GE1812納濾膜。

2.2三種膜的除鹽效果

三種膜的脫鹽和糖損失情況如表2所示。木聚糖提取液中寡糖大多是木二糖，鹽類大多為堿提和pH調(diào)節(jié)過程中引入的Na+、Cl-。由圖 3可以看出，隨著膜分子截留量的增加，在脫鹽的同時(shí)，木聚糖溶液中的其它小分子組分也有部分損失，而且分子量越小，損失率越高。單糖在分子截留量為1 000的GE1812膜組件使用時(shí)，完全損失。在分子截留量降低到150～300時(shí)，單糖的損失降低到50%左右。由于脫鹽操作希望在去除鹽的同時(shí)盡可能多的保留溶液中的總糖，從這個(gè)角度來看，DK1812則是較為合適的膜組件。使用DK1812進(jìn)行脫鹽時(shí)，當(dāng)NaCl的脫鹽率為94.08%時(shí)，總糖的脫除率只有10.53%，顯示了較高的分離效率。

表2 三種膜的脫鹽和糖損失情況

研究不同階段總脫鹽率隨滲濾體積的變化情況，可以了解不同膜組件脫鹽速率的快慢。圖4顯示了木聚糖提取液鹽分去除率隨滲濾體積的變化趨勢。當(dāng)滲濾體積相同時(shí)，三種納濾膜脫鹽率效果為：KM1812＞GE1812＞DK1812，即要達(dá)到相同的脫鹽效果，KM1812使用滲濾溶劑的量最少，其次是GE1812和DK1812。從圖 4可以看出，大約濾出4倍濾液可以去除90%以上的鹽分，脫鹽速度隨著提取液中的鹽分濃度降低而逐漸降低。如果完全脫除料液中的鹽分，需要的脫鹽時(shí)間和能耗則會(huì)非常高。圖5是脫鹽過程中糖損失率隨脫鹽率的變化情況。從圖5可以看出，單糖的損失基本上和鹽的脫除是同步進(jìn)行的，而寡糖和多糖的損失在脫鹽的前期較為緩慢，后期則速度較快。因此，脫鹽工藝需要和后續(xù)的酶解和濃縮工藝相結(jié)合，尋找合適的脫鹽比例，既不影響后續(xù)工藝，而又不過分的追求脫鹽率。

圖4 不同膜組件下木聚糖提取液脫鹽率與滲濾體積關(guān)系

圖5 DK1812脫鹽過程中糖損失率與脫鹽率的關(guān)系

2.3不同操作模式對木聚糖提取液脫鹽過程的影響

上述研究證實(shí)納濾膜DK1812在木聚糖溶液脫鹽技術(shù)上的可行性。本文使用的料液中含有高濃度的可溶性有機(jī)物質(zhì)和大量無機(jī)鹽，因此納濾操作過程時(shí)濃差極化現(xiàn)象和膜污染現(xiàn)象可能會(huì)發(fā)生，所以為了得到良好的脫鹽效果，必須考慮到這兩個(gè)主要的因素。

恒容滲濾操作方式下，膜通量和總脫鹽率隨置換體積數(shù)的變化規(guī)律如圖6所示。隨著脫鹽過程的進(jìn)行，置換體積數(shù)增加，總脫鹽率不斷增加。當(dāng)置換體積數(shù)達(dá)到3時(shí)，總脫鹽率幾乎不再隨置換體積數(shù)的增加而增加，當(dāng)置換體積數(shù)達(dá)4時(shí)，總脫鹽率達(dá)94.08%，脫鹽較完全。隨著脫鹽率增大，提取液中鹽濃度降低，膜通量隨著鹽濃度降低而明顯增大，脫鹽初期膜元件濃縮液側(cè)鹽離子較高時(shí)，濃縮液滲透壓大，降低了純水的有效滲透壓，從而膜通量較脫鹽后期小。恒容滲濾脫鹽過程中，滲濾溶劑（水）不斷稀釋膜表面的截留物，把大分子溶質(zhì)（如木聚糖）稀釋后沖離膜表面，可減少對膜片的污染，增大了膜通量，從而提高鹽分和木聚糖的分離度。這樣的脫鹽方法可以在一定程度上彌補(bǔ)膜分離過程中高濃度料液分離通量低，高污染，耗時(shí)長的問題。

使用DK1812對溶液首先濃縮后再進(jìn)行恒容滲濾。在濃縮過程中寡糖損失率就已達(dá)50%，多糖損失率達(dá)16.16%，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行恒容滲濾除鹽。當(dāng)置換體積數(shù)為4時(shí)，多糖損失率達(dá)22.88%（如表3所示）。與全程恒容滲濾相比，無論是單糖還是多糖損失率均明顯升高，這是因?yàn)殡S著濃縮過程的進(jìn)行，料液濃度增大，滲透壓逐漸增大，膜通量下降，截留率下降，從而導(dǎo)致糖的損失率增大[18]。

圖6 DK1812恒容滲濾中膜通量、鹽含量和總脫鹽率隨置換體積數(shù)的變化

表3 木聚糖提取液與濃縮液在不同膜組件恒容滲濾過程中的糖損失率

對KM1812采用先濃縮兩倍再進(jìn)行恒容滲濾時(shí)，如圖 8所示 4倍置換后脫鹽率達(dá)97.58%。如表3所示，濃縮倍數(shù)相同時(shí)，采用KM1812會(huì)使多糖損失率均低于DK1812，再經(jīng)過4倍體積置換脫鹽后，多糖損失率為18.72%，更適宜應(yīng)用到木聚糖提取液的濃縮脫鹽處理。

研究發(fā)現(xiàn)，在納濾技術(shù)中通量下降主要是由于濃差極化[19]的形成和料液中部分溶質(zhì)在膜孔內(nèi)的堵塞作用[20]。如圖7所示，在濃縮2倍后，DK1812和KM1812膜通量分別由原來的76.47 和124.95 mL/(min·m2)下降到54.39和96.40 mL/(min·m2)。而隨后進(jìn)行的恒容滲濾表明（圖 8），DK1812膜通量有所改善，基本維持在87.04～84.01 mL/(min·m2)之間。由此可見，對于DK1812，濃差極化引起的膜通量下降占據(jù)主導(dǎo)地位，這是因?yàn)闈獠顦O化引起的膜通量下降是可逆的；而KM1812雖然在2倍滲濾時(shí)膜通量增大，但仍然小于初始膜通量，膜孔堵塞現(xiàn)象并沒有得到緩解。從圖7可以看出，脫鹽效果主要集中在濃縮過程。濃縮2倍后對于DK1812和KM1812木聚糖提取液脫鹽率分別達(dá)52.479%和53.028%，當(dāng)濃縮倍數(shù)和置換體積數(shù)相同時(shí)，脫鹽率基本相同，可以推斷脫鹽率可能與濃縮倍數(shù)和置換體積數(shù)更相關(guān)，而與各糖濃度和鹽濃度相關(guān)性不大。

圖7 DK1812和KM1812濃縮過程中膜通量和脫鹽率對比

圖8 DK1812和KM1812滲濾過程中膜通量和脫鹽率對比

3 結(jié)論

GE1812納濾膜可以完全脫除木聚糖制備液中的單糖和單價(jià)鹽離子，使產(chǎn)品得到純化。但這種納濾膜同時(shí)會(huì)造成大量寡糖的損失，總糖損失率達(dá)52.17%，不利于木聚糖的提取利用。相比之下，使用DK1812進(jìn)行脫鹽時(shí)，當(dāng)NaCl的脫鹽率為94.08%時(shí)，總糖的損失率只有10.53%，顯示了較高的分離效率。由于脫鹽操作希望在去除鹽的同時(shí)盡可能多的保留溶液中的總糖，從這個(gè)角度來看，DK1812則是較為合適的膜組件。在比較了DK1812恒容滲濾與先濃縮再恒容滲濾兩種操作方式后發(fā)現(xiàn)，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)：在恒定體積滲濾操作下，膜通量無衰減，可以在除鹽的同時(shí)實(shí)現(xiàn)單糖和寡糖、多糖的有效分離；濃縮過程分擔(dān)部分后續(xù)工作量，但相比之下，其多糖損失率增加，達(dá)22.88%。對KM1812采用先濃縮兩倍再進(jìn)行恒容滲濾時(shí)，脫鹽率達(dá)97.58%。濃縮倍數(shù)相同時(shí)，采用KM1812會(huì)使多糖損失率均低于DK1812，再經(jīng)過4倍體積置換脫鹽后，多糖損失率為18.72%，更適宜應(yīng)用到木聚糖提取液的濃縮脫鹽處理。在使用納濾膜脫鹽過程中，比較研究DK1812和KM1812膜通量變化，濃差極化和小分子堵塞膜孔道是造成膜通量下降的主要原因，對于DK1812和KM1812而言，分別是濃差極化和膜孔道堵塞占主導(dǎo)地位。

[1] Kamal S M M, Mohamad N L, Abdullah A G L, et al. Detoxification of sago trunk hydrolysate using activated charcoal for xylitol production[J]. Procedia Food Science, 2011, 1: 908-913.

[2] 趙玉蓉, 金宏, 陳清華, 等. 金屬離子對纖維素酶及木聚糖酶活性影響的研究[J]. 飼料博覽, 2005(1): 1-3.

[3] 聶國興, 王修啟, 明紅, 等. 黑曲霉產(chǎn)木聚糖酶穩(wěn)定性的研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2004(1): 112-115.

[4] Vazquez M J, Alonso J L, Dom?nguez H, et al. Xylooligosaccharides: Manufacture and applications[J]. Trends in Food Science & Technology, 2000, 11(11): 387-393.

[5] Rodolfo Vegas, Susana Luque, José Ramón Alvarez, et al. Membrane-assisted processing of xylooligosaccharide-containing Liquors[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(15): 5430-5436.

[6] Debora Nabarlatz, Carles Torras, Ricard Garcia-Valls, et al. Purification of xylo-oligosaccharides from almond shells by ultrafiltration[J]. Separation and Purification Technology, 2007, 53(3): 235-243.

[7] Younggy Kim, Bruce E. Logan. Simultaneous removal of organic matter and salt ions from saline wastewater in bioelectrochemical systems[J]. Desalination, 2013, 308: 115-121.

[8] Cartier S, Theoleyre M A, Decloux M. Treatment of sugar decolorizing resin regeneration waste using nanofiltration[J]. Desalination, 1997, 113(1):7-17.

[9] 姚紅娟, 王曉琳. 膜分離技術(shù)在低分子量生物產(chǎn)品分離純化中的應(yīng)用[J]. 化工進(jìn)展, 2003(2): 146-152.

[10] Li H Q, Jiang W, Jia J X, et al. pH pre-corrected liquid hot water pretreatment on corn stover with high hemicellulose recovery and low inhibitors formation[J]. Bioresource Technology, 2014, 153: 292-999.

[11] Li Hong-qiang, Xu Jian. A new correction method for determination on carbohydrates in lignocellulosic biomass[J]. Bioresource Technology, 2013, 138: 373-376.

[12] Jiang Wei, Chang Senlin, Li Hongqiang, et al. Liquid hot water pretreatment on different parts of cotton stalk to facilitate ethanol production[J]. Bioresource Technology, 2014, 176(1): 175-180.

[13] 朱元保, 沈子琛. 電化學(xué)數(shù)據(jù)手冊[M]. 長沙: 湖南科學(xué)技術(shù)出版社, 1985: 611.

[14] 王偉. 水中全鹽量的電導(dǎo)法測定[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 1996, 12(5): 26-27.

[15] 張莉娜. 納濾膜脫鹽及其在海水軟化中的應(yīng)用[D]. 上海: 華東理工大學(xué)碩士, 2011.

[16] Katchalsky A, Kedem O. Thermodynamics of flow processes in biological systems[J]. Biophysical Journal, 1962, 2(2, Part 2): 53-78.

[17] Mohammad A W, Hilal N, Al-Zoubi H, et al. Prediction of permeate fluxes and rejections of highly concentrated salts in nanofiltration membranes[J]. Journal of Membrane Science, 2007, 289(1-2): 40-50.

[18] 趙鶴飛, 楊瑞金, 趙偉, 等. 秸稈低聚木糖溶液納濾分離特性和滲濾工藝[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2009(4): 253-259.

[19] Stephen S L Peppin, Janet A W Elliott. Non-equilibrium thermodynamics of concentration polarization[J]. Advances in Colloid and Interface Science, 2001, 92(1-3): 1-72.

[20] Yeh H M. Exponential model analysis of permeate flux for ultrafiltration in hollow-fiber modules by momentum balance[J]. Chemical Engineering Journal, 2009, 147(2-3): 202-209.

Effects of NF Membranes MWCO on Desalination Performance of Corn Stover Xylan Extract

LI Jing1,2, HUANG Chun-ping2, LI Hong-qiang1, XU Jian1*

（1. National Key Laboratory of Biochemical Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2. Changzhou Institute of Advanced Materials, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China）

The effects of nanofiltration membranes molecular weight cut off (MWCO) on desalination ratio and xylan recovery of corn stover xylan extract were investigated. When the number of diavolume was 4 in the desalting process, the total removal ratio of inorganic salts by DK1812 (MWCO 150-300), KM1812 (MWCO 500) and GE1812 (MWCO 1000) was 94.08%, 97.58% and 90.38% respectively, however the lowest loss ratio of total sugar was achieved with DK1812, which was the suitable nanofiltration membrane. By comparing DK1812 and KM1812 in two modes of operation: the constant volume diafiltration process and concentrated twice before it, it was concluded at the same solution volume concentration factor, polysaccharide loss ratio in KM1812 was less than that in DK1812. After constant volume diafiltration, polysaccharide loss ratio was up to 18.72%, KM1812 was thought as the optimum membrane in concentrated desalination process.

xylan; nanofiltration; molecular weight cut-off (MWCO); desalination

TS245

A

1004-8405(2015)04-0001-08

10.16561/j.cnki.xws.2015.04.09

2015-09-21

國家自然科學(xué)基金（21276259）；863計(jì)劃（2012AA022301）；中科院外青項(xiàng)目（2013Y2GB0004）；國家基金委國際（地區(qū)）合作與交流項(xiàng)目計(jì)劃：國際青年科學(xué)家基金（21450110062）。

李 京（1990～），女，在讀碩士研究生；研究方向：生物煉制。2013210017@grad.buct.edu.cn

* 通訊作者：徐 建（1975～），男，博士，研究員。研究方向：生物煉制。jxu@ipe.ac.cn；super_xujian@yahoo.com