處理非水性混合物的物質和方法
2023-12-04 21:48:06
專利名稱：處理非水性混合物的物質和方法
發明優先權本發明申請要求2003年6月2日提交的美國臨時專利申請60/475,280的優先權的權益。
背景技術：
半滲透膜(例如反滲透膜、納濾膜、超濾膜和微濾膜)在分離溶液成分方面已有很長的使用歷史了。這些膜是一類能夠保留某些物質同時傳輸其它物質的分離裝置。通過膜的進料液的成分為「滲透物」，而不能通過膜的那些成分為「滯留物」。實際上，滲透物、滯留物，或兩者都可以代表所需的產物並可以直接使用或接受進一步處理。
膜已經廣泛地用於大量的水基應用中，包括水的脫鹽、鹽分離和蛋白質濃縮。在更大限度上，膜還已經用於非水基的應用中。
在非水性分離中使用膜的一個限制是在使用前需要「調節」膜。通常，膜是在水性環境中製備的，並且這些膜用水基防腐劑保存或者由甘油乾燥。由於殘留的甘油，這些膜通常不易被非極性溶劑或非極性進料混合物潤溼。因此，在用於非水性分離過程之前，常常需要調節膜，例如使膜和合適的中間溶劑接觸。已經使用該方法將水潤溼的膜轉化為可與己烷基含油種子的油水混合物及與芳烴和脂肪烴使用狀態。參見公開號為WO 0042138和WO 0006526的國際專利申請。儘管調節膜的技術已經在生產規模上使用，但該方法昂貴、費時，而且常常需要使用易燃和易揮發的有機化合物。
此外，K.D.Vos和F.O.Burris在Ind Eng Chem Prod Res Dev，1969，8，84-89中報導了通過在乾燥前將膜浸泡在表面活性劑中可以將水從某些特定的改性纖維素醋酸酯反滲透膜中蒸發出來，而脫鹽作用或物理性能沒有受到損失。沒有討論該乾燥膜在非水性介質中的性質。
儘管有上述報導，但是，目前還沒有簡單、安全、有成本效益的方法來保存用於非水性應用中的膜。
發明內容
已經發現特定表面活性劑在用作乾燥劑時能夠提供可在非水性溶劑(例如己烷)中潤溼的乾燥膜。還已經發現該表面活性劑處理的膜通常可在水中潤溼。因此，本發明提供了用於乾燥多孔基體(包括分離膜)的簡單、廉價、可靠的方法，以提供在水性和非水性環境範圍內可再潤溼的乾燥基體。在一個實施方案中，表面活性劑得自可食用的食品，並且該表面活性劑對於保存用於食品、飲料和製藥應用的膜特別有用。
本發明還提供了製備可在非水性溶劑中潤溼的乾燥多孔基體的方法，包括用表面活性劑處理水潤溼的多孔基體，然後進行乾燥以提供乾燥的多孔基體。
本發明還提供了已經在表面活性劑的存在下乾燥的多孔基體。
本發明還提供了在基體中和基體上含有表面活性劑的多孔基體。
本發明還提供了根據本發明的方法製備的半滲透膜。
本發明還提供了包含本發明膜的螺旋卷繞式膜組件(spiral woundmembrane module)。
本發明還提供了分級(fractionating)非水性混合物的方法，包括將混合物與已經在表面活性劑的存在下乾燥的半滲透膜接觸，以提供通過膜的滲透物和不通過膜的滯留物。
本發明還提供了分級非水性混合物的方法，包括將混合物與包含表面活性劑的半滲透膜接觸，以提供通過膜的滲透物和不通過膜的滯留物。
本發明還提供了用於在非水性環境中實施分離且包括包裝材料的成套用具，包括1)已經在表面活性劑的存在下乾燥的多孔基體和2)在非水性環境下(例如沒有事先調節)使用該基體的用法說明。
本發明還提供了用於在非水性環境中實施分離且包括包裝材料的成套用具，包括1)在基體中或基體上含有表面活性劑的多孔基體和2)在非水性環境下(例如沒有事先調節)使用該基體的用法說明。
本發明還提供了用本發明的膜或成套用具製備的或通過本發明的方法製備的滲透物或滯留物。
具體實施例方式
在本發明中確定的術語、範圍的特定和優選的數值僅用於說明；它們不排除其它限定的數值或本文中確定的其它數值。
術語術語「多孔基體」包括下述膜，例如反滲透膜、納濾膜、超濾膜和微濾膜，以及多孔珠、層析介質、紙、過濾介質，等等。本發明提供了多種已經在表面活性劑的存在下乾燥或包含表面活性劑的多孔基體。該基體可以在不進行調節的情況下直接用於非水性環境。
「溼潤」是眾所周知的術語，指液體在非孔材料的外表面上和多孔或半多孔材料的外表面和內表面上展開的過程。
表面活性劑術語「表面活性劑」的意義是廣為人知的。例如，參見Kirk-Othmer，Concise Encyclopedia of Chemical Technology I，John Wiley和Sons，New York，1985，1142-1146。該術語包括非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑。
非離子表面活性劑包括其中親水性通常由與水分子結合的氫提供的化合物，例如聚氧乙烯表面活性劑(乙氧基化合物)、羧酸酯、羧基醯胺、聚氧化烯烴嵌段共聚物、低聚的聚乙烯醇、單糖、多聚糖、甘油和脂肪酸的結合物(conjugate)(例如單甘油酯和二甘油酯)、脂肪酸和糖的具有脂肪酸的糖酯形式的結合物(例如蔗糖單月桂酸酯、蔗糖單油酸酯、山梨糖醇單油酸酯和烷基聚糖苷(alkylpolyglycosides))和簡單醚。許多非離子表面活性劑具有可食用的優點。因此，它們可用於食品和藥物應用中。非離子表面活性劑的具體實例包括單硬脂酸甘油酯、單油酸甘油酯、蔗糖硬脂酸酯、二甘醇單油酸酯、POE(9)月桂酸(聚氧乙烯)和POE(40)單硬脂酸酯。術語表面活性劑不包括甘油本身。
陽離子表面活性劑通常具有低能量的化學部分(例如憎水部分)和極性部分，該極性部分是陽離子的或能夠形成陽離子。陽離子表面活性劑的實例包括胺、2-烷基-1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉和季銨鹽。
兩性表面活性劑包括具有酸性和鹼性增溶基團的化合物，例如咪唑啉衍生物和磷脂醯膽鹼(即卵磷脂)。
在本文中使用的術語表面活性劑排除陰離子表面活性劑。陰離子表面活性劑通常具有低能量的化學部分(例如憎水部分)和極性部分，該極性部分是陰離子的或能夠形成陰離子。該術語包括羧酸鹽(酯)(RCOO-，其中R通常為C9-C21支化或未支化的、飽和或未飽和的烴鏈)，醯化蛋白質水解產物、磺酸鹽(酯)、硫酸鹽(酯)、硫酸化產物、磷脂和磷酸酯。陰離子表面活性劑的實例包括棕櫚酸鹽(例如，棕櫚酸鈉)和月桂硫酸酯鈉。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性劑可衍生自動物產品。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性劑可衍生自植物產品。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性是陽離子表面活性劑。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性是非離子表面活性劑。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性是兩性表面活性劑。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性是磷脂。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性是磷脂醯膽鹼。
本發明的一個具體實施方案中，該表面活性是Tergitol 15-S-7。
非水性混合物術語「非水性物(non-aqueous)」包括1)在25℃能和己烷以50∶50的比例完全混溶的液體，2)含有少於50％水的液體和3)含有大於10％有機物的液體。
在一個具體實施方案中，非水性混合物可以是任何含有磷脂的植物油的油水混合物。該植物油的油水混合物通常包含溶劑和天然植物油。該植物油的油水混合物通常通過溶劑萃取植物種子而獲得。溶劑萃取植物種子是眾所周知的並描述在，例如Y.H.Hui編輯的Bailey′s Industrial Oil and FatProducts，5th Edition，New York，Wiley，1996和Handbook of Soy OilProcessing and Utilization，St.Louis，Mo.，American Soybean Association，Champaign，III，American Oil Chemists′Society中，其內容通過引用併入本文中。通常，適合用於本發明的植物種子包括大豆、玉米、花生(ground nut)、橄欖、亞麻籽、油菜籽、向日葵籽、紅花籽、棉籽油和葡萄籽。
在該方法中可以使用任何適合的溶劑。在該方法中使用的示例性溶劑包括惰性烴，例如烷烴、醇類、環烷烴，及簡單的芳烴例如苯和含有最多4個碳原子的烷基取代基的苯的同系物、甲苯和二甲苯。烷烴和醇類溶劑可以是直鏈的或支化的。直鏈或支化的烷烴和醇的實例包括己烷例如正己烷和異己烷、乙醇、正丙醇、異丙醇及其混合物。在植物油的油水混合物中存在的溶劑量可以根據採用的特定的溶劑萃取方案而變化。通常，希望植物油的油水混合物包括約45％重量(wt.％)至約90wt.％的溶劑量。在一個具體實施方案中，該植物油的油水混合物包含約50wt.％～約85wt.％的溶劑。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物是植物油的油水混合物。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物是油的油水混合物。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物包含植物油的油水混合物。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物包含油的油水混合物。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物不是植物油的油水混合物。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物不是油的油水混合物。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物不包含植物油的油水混合物。
在本發明的一個具體實施方案中，非水性流體混合物不包含油的油水混合物。
半滲透膜術語「半滲透膜」包括可用於將進料液的成分分離為通過材料的滲透物和被材料拒絕或滯留的滯留物的任何半滲透材料。例如，該半滲透材料可包括有機聚合物、有機共聚物、有機聚合物的混合物，或與無機物混合的有機聚合物。合適的有機聚合物包括聚碸；聚苯乙烯，包括含苯乙烯的共聚物，例如丙烯腈-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-乙烯基苄基滷化物共聚物；聚碳酸酯；纖維素聚合物，例如纖維素醋酸酯-丁酸酯、纖維素丙酸酯、乙基纖維素、甲基纖維素、硝化纖維等；聚醯胺和聚醯亞胺，包括芳基聚醯胺和芳基聚醯亞胺；聚醚；聚芳醚例如聚苯醚和聚二甲苯醚(poly(xylene oxide))；聚(酯醯胺-二異氰酸酯)；聚氨酯；聚酯(包括聚芳酯)，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚丙烯酸烷基酯、聚亞苯基對苯二甲酸酯等；多硫化物；得自於具有α-烯烴不飽和性的單體的不同於上述物質的聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚(4-甲基-1-丁烯)，乙烯基聚合物，例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇，聚乙烯酯，例如聚乙酸乙烯酯和聚丙酸乙烯酯，聚乙烯基吡啶，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、聚乙烯醇縮醛(poly(vinyl aldehydes))，例如聚乙烯醇縮甲醛(poly(vinyl formal))和聚乙烯醇縮丁醛，聚乙烯基醯胺，聚乙烯基胺，聚乙烯基氨基甲酸酯(poly(vinyl urethanes))，聚乙烯基脲(poly(vinyl ureas))，聚乙烯基磷酸酯和聚乙烯基硫酸酯；聚烯丙基化物(polyallyls)；聚苯並苯並咪唑(poly(benzobenzimidazole))；聚醯肼；聚噁二唑；聚三唑；聚苯並咪唑；聚碳化二亞胺；聚膦嗪(polyphosphazines)；等等，和互聚物，包括含有得自上述例如丙烯腈-乙烯基溴-對磺苯基甲代烯丙酯的鈉鹽的三元共聚物的重複單元的嵌段互聚物；以及含有任何上述物質的接枝物和共混物。這些有機聚合物可以任選被以下基團取代，例如，滷素如氟、氯和溴；羥基、低級烷基、低級烷氧基；單環芳基；低級醯基等。
半滲透膜還可以包括有機聚合物的改性物。例如，可以在聚合物形成後對其進行表面改性、表面處理、交聯或其他改性，以提供可以包括在半滲透膜內的另外的半滲透材料。例如，參見美國專利4,584,103、4,906,379、4,477,634、4,265,959和4,147,745中的改性有機聚合物的實例。
在一個優選實施方案中，半滲透膜包含工程聚合物，例如聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯。包含這些聚合物的膜通常在高溫下比其它膜例如含有纖維素醋酸酯的膜穩定。在更優選的實施方案中，半滲透膜包括芳族聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯。同樣，這些芳族聚合物由於其穩定性，特別是由於其高溫穩定性通常是優選的。
在另一個實施方案中，半滲透膜包括聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚醯亞胺、聚芳醯胺、尼龍、聚醯胺、聚碸醯胺或聚芳基酮(polyarylketone)，或者該材料的共聚物或改性物。
在一個實施方案中，該半滲透膜不是纖維素醋酸酯。在另一個實施方案中，該半滲透不包括纖維素醋酸酯。
微濾膜是那些空隙直徑大於約0.1微米的膜。沒有明確限定微濾膜孔徑大小的上限，但可認為約為10微米。孔徑大小大於約10微米的材料通常不稱為膜。一般使用微濾膜截留小的顆粒和微生物。通常，這些膜透過較小的成分，例如簡單的鹽和分子量小於約1,000,000克/摩爾的溶解的有機物。微濾膜通常具有四類膜中最高的透水性，這是由於其大的孔徑和通常很高的孔密度造成的。這些膜的純水透過率(A-值)一般大於約5,000。A-值的單位是每個大氣壓的驅動壓每秒實驗時間每平方釐米的膜面積10-5cm3的滲透物。超濾膜通常的特徵為孔徑大小為約0.1微米至約1納米。
超濾膜一般根據其截留溶解在溶液中的特定尺寸成分的能力來分類。這稱為分子量界限(MWCO)，膜的MWCO分布可以採用E1343-90的ASTM法來確定。通常使用超濾膜截留蛋白質、澱粉和其它相對大的溶解物質，同時透過簡單鹽和較小的溶解的有機化合物。超濾膜的透水性一般為約A＝100至約A＝5000。
納濾膜通常稱為具有分離小化合物(即分子量小於1000的化合物)的能力的膜。這些小化合物常常是鹽，通常使用納濾膜通過單價離子而保留二價離子。納濾膜通常具有電離的基團或能夠電離的基團。
儘管不希望被理論束縛，但認為納濾器可以通過基於電荷的相互作用機理影響離子物質的分離。有時在非水性溶劑中納濾膜還可以用於分離不帶電荷的有機化合物。納濾膜的透水性通常為約A＝5至約A＝50。
反滲透膜可以保留除透過溶劑之外的所有成分。和納濾膜一樣，反滲透膜可以含有離子官能團。反滲透膜通常用於從水中除去鹽和濃縮小的有機化合物。反滲透膜的透水性通常為約A＝2至約A＝20。
儘管不能嚴格確定控制膜性能的機理，但已經提出了一些基本理論。在J.G Wijmans，R.W.Baker的Journal of Membrane Science，1995，107，1-21中可以找到一些好的關於膜傳輸理論的綜述。
此外，半滲透膜還可以根據它們的結構來分類。實例為對稱膜、不對稱膜和複合膜。對稱膜的特徵是在整個膜材料中具有均勻的孔結構。對稱膜的實例包括一些微濾膜，許多陶瓷膜和徑跡蝕刻(track-etched)微孔膜。
不對稱膜的特徵在於在整個膜材料中孔結構是不均勻的。這些膜通常具有孔結構比下層材料小的薄「皮」層。許多市售的超濾膜具有不對稱結構。
本發明的膜的孔徑大小通常小於約0.2微米。在一個特定實施方案中，本發明的膜的孔徑大小通常小於約0.05微米。在另一個特定實施方案中，本發明的膜的孔徑大小為約50納米至約3納米。在另一個特定實施方案中，本發明的膜的孔徑大小為約50納米至約0.5納米。在又一個特定實施方案中，本發明的膜的孔徑大小為約20納米至約1納米。
術語「孔徑大小」指材料中孔徑的模式直徑(mode diameter).
「複合膜」具有至少一層層壓在多孔載體上的薄膜(基體)。該薄膜通常為厚度小於約20微米且常常小於約1微米的聚合物。多孔載體應該對於進料液、壓力和溫度相對穩定並應與薄膜相容。該多孔載體通常為聚合物超濾膜或微濾膜，例如聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、陶瓷或多孔玻璃。
在一個具體實施方案中，本發明提供的多孔基體為半滲透膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的多孔基體為複合膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的複合膜包括聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚醯亞胺、聚芳醯胺、尼龍、聚醯胺、聚碸醯胺、聚芳基酮，或其共聚物或改性聚合物。
在一個具體實施方案中，本發明提供的複合膜包括聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、纖維素、聚醯亞胺、聚芳醯胺、尼龍、聚醯胺、聚碸醯胺、聚芳基酮或其共聚物或改性聚合物。
在一個具體實施方案中，本發明提供的複合膜不包括纖維素醋酸酯膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的複合膜包括聚醚碸膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的膜為反滲透膜、納濾膜、超濾膜或微濾膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的膜是超濾膜.
在一個具體實施方案中，本發明提供的膜是納濾膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的膜是反滲透膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的複合膜具有多孔載體，該多孔載體為超濾膜或微濾膜。
在一個具體實施方案中，本發明提供的複合膜具有多孔載體，該多孔載體是超濾膜或微濾膜，其中該超濾膜或微濾膜包含聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、陶瓷或多孔玻璃。
在一個具體實施方案中，本發明提供的複合膜具有多孔載體，該多孔載體是超濾膜或微濾膜，其中該超濾膜或微濾膜包含聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯或聚氯乙烯。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的孔徑大小小於約0.1微米。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的孔徑大小小於約0.05微米。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的孔徑大小為約50納米至約1納米。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的孔徑大小為約50納米至約0.5納米。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的孔徑大小為約10納米至約1納米。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的A-值小於約10,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的A-值小於約5,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的A-值小於約2,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的A-值小於約500。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的A-值小於約30。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的分子量界限(molecular weight cut-off)小於約1,000,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的分子量界限小於約500,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的分子量界限小於約100,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的分子量界限小於約30,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的分子量界限小於約10,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜的分子量界限小於約3,000。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜在表面張力小於50dyne/cm的液體中是可潤溼的。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜在表面張力小於40dyne/cm的液體中是可潤溼的。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜在表面張力小於30dyne/cm的液體中是可潤溼的。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜在表面張力小於25dyne/cm的液體中是可潤溼的。
在一個具體實施方案中，本發明提供的半滲透膜在表面張力小於20dyne/cm的液體中是可潤溼的。
通用基體和膜的製備可以使用本領域已知的方法製備膜，例如如Mark C.Porter編輯的Handbook of Industrial Membrane Technology，1990，ISBN 0-8155-1205-8中描述的方法。本發明的膜通常在乾燥前與表面活性劑接觸。該表面活性劑可以存在於用於形成膜的溶液中或可以作為後處理過程的一部分加入。
當表面活性劑作為後處理物加入時，所述膜可以與具有任何濃度的表面活性劑接觸，並且接觸時間為適合提供在非水性溶劑中可潤溼的膜的任何時間。通常，在濃度為約1％至表面活性劑的水溶解度的表面活性劑濃度下，膜與表面活性劑的接觸時間最多為約2個小時(例如，約20秒至約60分鐘)。但是，可以採用較長的接觸時間或不同的表面活性劑濃度。
通常可以在任何適合提供可直接用於非水性溶劑中的膜的條件下乾燥所述膜。例如，可以使用氣流、減壓或高溫，或其組合乾燥膜，條件是乾燥過程的溫度沒有達到膜被顯著破壞的溫度點。對於經受至少120℃的膜，許多膜可以在90～120℃的烘箱中乾燥約2至約6分鐘。
螺旋卷式元件利用半滲透膜(例如RO、NF和UF膜)的一種常見裝置是螺旋卷繞式膜元件。該螺旋卷式元件通常包括葉片或葉片組，原料隔離材料(feed spacermaterial)卷繞在中心管周圍。該螺旋卷繞式膜元件及其製備方法是公知的。例如，參見Bray(USP3417870)和Lien(USP 4802982)的專利。本發明也提供了包含本發明的半滲透膜的螺旋卷繞式膜元件。該元件對於分離(例如，純化)非水性進料流特別有用。
分離在一個具體實施方案中，本發明提供了分離非水性流體混合物的方法，包括使流體混合物與本發明的半滲透膜接觸以提供通過膜的滲透物和不通過膜的滯留物。在實施該方法時，本發明的膜(例如，已經在表面活性劑的存在下乾燥的膜或含有表面活性劑的膜)可以直接使用(例如，在與非水性混合物接觸之前減少或無需調節)。通常該膜可以用於分離任何非水性混合物。
在本發明的一個實施方案中，植物油的油水混合物通過半滲透膜，產生含有磷脂的滯留物和磷量減少的滲透物。在需要時，來自第一半滲透膜的植物油的油水混合物可以通過至少一個另外的半滲透膜。磷量減少的滲透物通常含有小於約5ppm至約10ppm的磷。含有磷脂的滯留物是流體磷脂醯膽鹼產品。在需要時，還可以進一步加工含有磷脂醯膽鹼的滯留物，以獲得脫脂的卵磷脂產品。當植物油的油水混合物含有固體，例如得自種子外殼的穀類細碎物、灰塵、砂礫等時，在使該植物油的油水混合物通過本發明的半滲透膜之前可以預過濾該植物油的油水混合物，以防止堵塞半滲透膜。
本發明的卵磷脂產品可以用於任何使用卵磷脂的應用中。此外，本發明的卵磷脂產品可以用於任何其它需要的應用中。例如，本發明的卵磷脂產品可用作乳化劑、表面活性劑、穩定劑、脫模劑、潤溼劑、分散劑、潤滑劑、粘度控制劑、結晶劑、柔軟劑、軟化劑、防塵劑和高營養成分。可使用本發明的卵磷脂產品的各種應用包括食品應用、飼料應用、技術應用(technical applications)、化妝品應用、製藥，以及營養物(nutraceutical)應用。示範性的食品應用包括巧克力、巧克力衍生物、麵包、糖果、糖衣(icings)、乳製品、乳酪產品、糊劑、人造黃油、起酥油、脂肪混合物、乳劑、噴淋油、佐料(dressings)、可可速溶製品、牛奶、非牛奶蛋白質粉、脫模劑、湯、汁、蛋黃醬、佐料、肉類、肉汁、罐頭肉、人造肉、麵包改進物、飲料、能量飲品(energy drinks)、快餐、甜點(例如冰激凌和長方形麵包)、膳食改進物、麵包改進物、口香糖、色素、香料混合物、乳化劑混合物、嬰兒食品和抗氧化劑。示範性的飼料應用包括用於以下動物的飼料中的乳化劑和高營養值來源，例如魚、蝦、腓(calves)(如牛奶替代物)、豬、母豬、小豬、寵物、貂和家禽。示範性的技術應用包括在例如塗料、油墨、塗層、磁帶和光碟中作為分散劑，在例如皮革和紡織品中作為軟化劑，在例如農作物保護和農用化學品中作為乳化劑，作為潤滑劑、油類、粘合劑、吸附劑、絮凝劑、腐蝕抑制劑、陶瓷、玻璃、清潔劑、金屬處理、紙、石油產品、影印、攝影、聚合物、橡膠和紡織品。示範性的化妝品應用包括在唇膏和指甲油中作為分散劑，和在香波、面霜和乳液中作為乳化劑/穩定劑。示範性的製藥和/或營養物應用包括作為磷脂醯膽鹼的天然來源。示範性的磷脂醯膽鹼包括磷脂醯膽鹼和維生素E。
本發明的卵磷脂產品可以用作獲取工藝和產品(例如，脫脂卵磷脂、磷脂醯膽鹼部分、酶法改性、化學改性和複合產品)的原料。示範性的化學改性包括羥基化、乙醯化、酯交換和氫化。示範性的複合產品包括在載體上和與乳化劑一起使用。
在一個具體實施方案中，本發明提供了用於處理植物油的油水混合物的方法，包括使油水混合物通過包含本發明的半滲透膜的膜以獲得滯留物和滲透物。
現藉助以下非限制性實施例說明本發明。
實施例1以經典的相轉化法(例如，使用包括輥式刮刀計量料鬥、凝聚和清洗罐的基料處理設備(web-handling equipment)，在恆定的底料速度下在聚酯無紡布載體織物上沉積聚合物溶液層)形成聚醚碸膜。然後，在純水浴中凝固該塗覆的織物並進行清洗，除去殘留的溶劑。
通過由ASTM法E1343-90改編的方法，使用用於測定通量(flux)的DI水和用於測定MWCO的葡聚糖在Amicon 8200攪拌室內評估所得的膜。數據示於表1。使用該膜作為膜性能特性的「溼度控制」，用於比較溶液中有或沒有各種表面活性劑時的乾燥。
從膜的母卷中切下膜樣品並用表1所示的Tergitol 15-S-7(非離子表面活性劑，Union Carbide)、10％乙醇和DI水的溶液進行處理。將膜樣品浸入乾燥溶液中15-20秒，排乾水，置於100℃烘箱中達3分鐘，取出，並且在測試之前放置在環境空氣條件下至少18小時。按照與溼度控制膜相同的方法測試樣品的通量和MWCO。
表1對於使用狀態的在溶液中用特定化學劑乾燥的性能
評估來自上述Tergitol 15-S-7-乾燥膜組的另一組樣品的己烷滲透率。從Tergitol-乾燥樣品的乾燥膜中直接進行。己烷滲透率的結果示於下表2中。
表2 Tergitol-乾燥膜對幹己烷溶劑的滲透率
實施例2以經典的相轉化法(例如，使用包括輥式刮刀計量料鬥、凝聚和清洗罐的基料處理設備(web-handling equipment)，在恆定的底料速度下在聚酯無紡布載體織物上沉積聚合物溶液層)形成聚醚碸膜。然後，在純水浴中凝固該塗覆的織物並進行清洗，除去殘留的溶劑。
通過由ASTM法E1343-90改編的方法，使用用於測定通量(flux)的DI水和用於測定MWCO的葡聚糖在Amicon 8200攪拌室內評估所得的膜。數據示於表1。使用該膜作為膜性能特性的「溼度控制」，用於比較溶液中有或沒有各種表面活性劑時的乾燥。
從膜的母卷中切下膜樣品並用表面活性劑進行處理。將膜樣品浸入乾燥溶液中15-20秒，排乾水，置於100℃烘箱中達3分鐘，取出，並且在測試之前放置在環境空氣條件下至少18小時。按照與溼度控制膜相同的方法測試樣品的通量和MWCO。
實施例3在己烷基的油水混合物脫膠應用中測試如實施例2所述製備的並用非離子表面活性劑處理的膜。將該膜的潤溼性能和分離性能與以下膜進行比較1)溶劑交換(調節)成己烷(例如，通過連續30分鐘浸入異丙醇、50/50己烷/異丙醇和90/10己烷/大豆油中)的溼度控制膜樣品；2)沒有乾燥劑幫助下乾燥的相似的膜；和3)使用傳統的甘油乾燥技術乾燥的相似的膜。
實施例4在己烷基的油水混合物脫膠應用中測試如實施例2所述製備的並用陽離子表面活性劑處理的膜。將該膜的潤溼性能和分離性能與以下膜進行比較1)溶劑交換(調節)成己烷(例如，通過連續30分鐘浸入異丙醇、50/50己烷/異丙醇和90/10己烷/大豆油中)的溼度控制膜樣品；2)沒有乾燥劑幫助下乾燥的相似的膜；和3)使用傳統的甘油乾燥技術乾燥的相似的膜。
實施例5在己烷基的油水混合物脫膠應用中測試如實施例2所述製備的並用兩性表面活性劑處理的膜。將該膜的潤溼性能和分離性能與以下膜進行比較1)溶劑交換(調節)成己烷(例如，通過連續30分鐘浸入異丙醇、50/50己烷/異丙醇和90/10己烷/大豆油中)的溼度控制膜樣品；2)沒有乾燥劑幫助下乾燥的相似的膜；和3)使用傳統的甘油乾燥技術乾燥的相似的膜。
所有的公開物、專利和專利文獻(包括美國臨時專利申請60/475,280)通過引用併入到本文中，儘管它們是通過引用而被單獨引入本文中的。已經參考各種特定和優選的實施方案和技術描述了本發明。但是，應認識到在不背離本發明的實質和範圍的情況下，可以進行各種變化和改進。
權利要求
1.一種已經在表面活性劑的存在下乾燥的多孔基體，條件是該多孔基體不是纖維素醋酸酯反滲透膜。
2.一種在基體內或基體上含有表面活性劑的多孔基體，條件是該多孔基體不是纖維素醋酸酯反滲透膜。
3.權利要求1或2的多孔基體，其為半滲透膜。
4.權利要求3的多孔基體，其中半滲透膜是複合膜。
5.權利要求4的多孔基體，其中複合膜包括聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
6.權利要求4的多孔基體，其中複合膜包括芳族聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
7.權利要求4的多孔基體，其中複合膜包括聚醚碸膜。
8.權利要求3的多孔基體，其中半滲透膜的孔徑大小小於約0.1微米。
9.權利要求3的多孔基體，其中半滲透膜的孔徑大小為約50納米至約1納米。
10.權利要求3的多孔基體，其中半滲透膜的A-值小於約10,000。
11.權利要求3的多孔基體，其中半滲透膜的A-值小於約2,000。
12.權利要求3的多孔基體，其中半滲透膜的分子量界限小於約1,000,000。
13.權利要求3的多孔基體，其中半滲透膜的分子量界限小於約10,000。
14.權利要求1-13中任一項的多孔基體，其中表面活性劑是陽離子表面活性劑。
15.權利要求1-13中任一項的多孔基體，其中表面活性劑是非離子表面活性劑。
16.權利要求1-13中任一項的多孔基體，其中表面活性劑是兩性表面活性劑。
17.權利要求1-13中任一項的多孔基體，其中表面活性劑是磷脂。
18.權利要求1-13中任一項的多孔基體，其中表面活性劑是磷脂醯膽鹼。
19.權利要求1-13中任一項的多孔基體，其中表面活性劑是Tergitol15-S-7。
20.一種螺旋卷繞式膜元件，其包括權利要求1-19中任一項的多孔基體。
21.一種製備在非水性液體中可潤溼的乾燥的半滲透膜的方法，包括在表面活性劑存在下乾燥溼的半滲透膜，以提供乾燥的半滲透膜，條件是該溼的半滲透膜不是纖維素醋酸酯反滲透膜。
22.權利要求21的方法，其中乾燥的半滲透膜在表面張力小於50dyne/cm的液體中是可潤溼的。
23.權利要求21或22的方法，其中表面活性劑是陽離子表面活性劑。
24.權利要求21或22的方法，其中表面活性劑是非離子表面活性劑。
25.權利要求21或22的方法，其中表面活性劑是兩性表面活性劑。
26.權利要求21或22的方法，其中表面活性劑是磷脂。
27.權利要求21或22的方法，其中表面活性劑是磷脂醯膽鹼。
28.權利要求21-27中任一項的方法，其中乾燥的半滲透膜是複合膜。
29.權利要求28的方法，其中複合膜包括聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
30.權利要求28的方法，其中複合膜包括芳族聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
31.權利要求28的方法，其中複合膜包括聚醚碸膜。
32.權利要求21-31中任一項的方法，其中半滲透膜的孔徑大小小於約0.1微米。
33.權利要求21-31中任一項的方法，其中半滲透膜的孔徑大小為約50納米至約0.5納米。
34.權利要求21-31中任一項的方法，其中半滲透膜的A-值小於約10,000。
35.權利要求21-31中任一項的方法，其中半滲透膜的A-值小於約2,000。
36.權利要求21-31中任一項的方法，其中半滲透膜的分子量界限小於約1,000,000。
37.權利要求21-31中任一項的方法，其中半滲透膜的分子量界限小於約30,000。
38.一種乾燥的半滲透膜，其是按照權利要求21-37中任一項的方法製備的。
39.一種分級非水性混合物的方法，其包括將所述混合物與已經在表面活性劑的存在下乾燥的半滲透膜接觸，以提供通過該膜的滲透物和未通過該膜的滯留物。
40.一種分級非水性混合物的方法，其包括將所述混合物與包含表面活性劑的半滲透膜接觸，以提供通過該膜的滲透物和不能通過該膜的滯留物。
41.權利要求39或40的方法，其中半滲透膜在表面張力小於50dyne/cm的液體中是可潤溼的。
42.權利要求39-41中任一項的方法，其中表面活性劑是陽離子表面活性劑。
43.權利要求39-41中任一項的方法，其中表面活性劑是非離子表面活性劑。
44.權利要求39-41中任一項的方法，其中表面活性劑是兩性表面活性劑。
45.權利要求39-41中任一項的方法，其中表面活性劑是磷脂。
46.權利要求39-41中任一項的方法，其中表面活性劑是磷脂醯膽鹼。
47.權利要求39-46中任一項的方法，其中半滲透膜是複合膜。
48.權利要求47的方法，其中複合膜包括聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
49.權利要求47的方法，其中複合膜包括芳族聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
50.權利要求47的方法，其中複合膜包括聚醚碸膜。
51.權利要求39-50中任一項的方法，其中半滲透膜的孔徑大小小於約0.1微米。
52.權利要求39-50中任一項的方法，其中半滲透膜的孔徑大小為約50納米至約0.5納米。
53.權利要求39-50中任一項的方法，其中半滲透膜的A-值小於約10,000。
54.權利要求39-50中任一項的方法，其中半滲透膜的A-值小於約2,000。
55.權利要求39-54中任一項的方法，其中半滲透膜的分子量界限小於約1,000,000。
56.權利要求39-55中任一項的方法，其中半滲透膜在與混合物接觸之前未經調節。
57.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物是植物油的油水混合物。
58.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物是油的油水混合物。
59.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物包括植物油的油水混合物。
60.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物包括油的油水混合物。
61.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物不是植物油的油水混合物。
62.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物不是油的油水混合物。
63.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物不包含植物油的油水混合物。
64.權利要求39-56中任一項的方法，其中非水性流體混合物不包含油的油水混合物。
65.根據權利要求39-64中任一項的方法獲得的滯留物。
66.根據權利要求39-64中任一項的方法獲得的滲透物。
67.一種用於在非水性環境中實施分離的成套用具，包括1)已經在表面活性劑的存在下乾燥的多孔基體和2)使用該基體的用法說明。
68.一種用於在非水性環境中實施分離的成套用具，包括1)在基體中或基體上含有表面活性劑的多孔基體和2)使用該基體的用法說明。
69.權利要求67或68的成套用具，其中多孔基體是半滲透膜。
70.權利要求69的成套用具，其中半滲透膜是複合膜。
71.權利要求70的成套用具，其中複合膜包括聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
72.權利要求70的成套用具，其中複合膜包括芳族聚碸、聚醚碸、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚偏二氟乙烯膜。
73.權利要求70的成套用具，其中複合膜包含聚醚碸膜。
74.權利要求69的成套用具，其中半滲透膜的孔徑大小小於約0.1微米。
75.權利要求69的成套用具，其中半滲透膜的孔徑大小為約50納米至約1納米。
76.權利要求69的成套用具，其中半滲透膜的A-值小於約10,000。
77.權利要求69的成套用具，其中半滲透膜的A-值小於約2,000。
78.權利要求69的成套用具，其中半滲透膜的分子量界限小於約1,000,000。
79.權利要求69的成套用具，其中半滲透膜的分子量界限小於約10,000。
80.權利要求67-79中任一項的成套用具，其中表面活性劑是Tergitol15-S-7。
81.權利要求67-79中任一項的成套用具，其中表面活性劑是陽離子表面活性劑。
82.權利要求67-79中任一項的成套用具，其中表面活性劑是非離子表面活性劑。
83.權利要求67-79中任一項的成套用具，其中表面活性劑是兩性表面活性劑。
84.權利要求67-79中任一項的成套用具，其中表面活性劑是磷脂。
85.權利要求67-79中任一項的成套用具，其中表面活性劑是磷脂醯膽鹼。
86.權利要求67-85中任一項的成套用具，其中多孔基體是螺旋卷繞式膜元件的組件。
87.權利要求67-86中任一項的成套用具，其中用法說明用於在非水性環境中使用基體。
88.權利要求87的成套用具，其中用法說明用於在非水性環境中使用基體而沒有事先進行調節。
全文摘要
本發明提供了包含一種或多種能用於非水性環境的表面活性劑的多孔基體。
文檔編號B01D69/12GK1798601SQ200480015287
公開日2006年7月5日 申請日期2004年6月2日 優先權日2003年6月2日
發明者史蒂文·D·克洛斯, 布賴恩·魯迪, 倫納德·T·霍金斯 申請人:Ge奧斯莫尼克斯公司