糖蜜作为一种工业副产品，产量大，但利用效率低，不仅降低了制糖工业的经济效益，也带来很大的环境压力。在糖蜜的各种处理和利用方法中，回收其中的高价值组分（蔗糖、还原糖、色素、酚类物质等）不仅能够解决糖蜜作为废液带来的环境问题，而且能够创造巨大的经济价值，是最具前景的利用方向。其中，糖蜜中色素/蔗糖的高效分离是糖蜜资源化利用的关键步骤。在各种分离方法中，膜分离由于其简单高效、分离选择性多样等优势，极具应用前景。但是，目前糖蜜的膜法脱色过程中，脱色率和蔗糖透过率之间的平衡效应难以打破，分离效率低；而且由于糖蜜料液组分复杂、粘度高，容易造成严重的膜污染和通量衰减。本研究以“膜法分离甘蔗糖蜜”工艺中的脱色过程为研究对象，从膜过程机理到膜制备方法，进行了系统研究，为实现糖蜜资源化利用提供指导。 首先，采用小型死端过滤和中试错流设备，对甘蔗糖蜜脱色过程中的色素/蔗糖的分离机理进行详细研究。通过考察不同膜性质（材料、膜孔径）、糖蜜组分（糖分、盐分、色素）、膜过程参数（温度、通量、pH、错流速度等）对真实糖蜜脱色过程的影响，系统分析色素和蔗糖的分离过程和膜污染机理。研究发现：1）膜孔径直接决定色素和蔗糖的截留率，而膜污染会通过改变膜孔径而影响截留率。因此，合适的膜孔径和强抗污染能力是高效脱色膜的两个必要性质；2）色素和盐分影响膜分离性能，盐分会造成孔溶胀效应，增大孔径，而色素会形成膜污染，带来缩孔效应，同时色素的存在会对盐溶胀具有“屏蔽”作用，这种作用对于亲水性较差的膜影响更显著；3）高温和低通量能够有效减弱浓差极化，提高蔗糖透过率，降低膜污染，但是高温导致膜孔扩张也会一定程度加剧膜污染。 以上纳滤脱色过程机理研究表明，高分离选择性、高抗污染和抗溶胀纳滤膜是实现高效糖蜜脱色的核心。因此，通过简单的后处理方法调控界面聚合过程，制备疏松纳滤脱色膜，提高其分离选择性。系统研究了各种后处理剂（有机酸、弱碱、有机溶剂、离子液体）对初生聚哌嗪酰胺纳滤膜后处理调控效果和影响机制，考察其实际脱色效果。研究发现：1）界面聚合后处理主要通过水解效应、溶剂活化、封端反应三种机理对聚酰胺纳滤膜的结构和性能进行调控，通过后处理过程，能够使纳滤膜出现不同程度的通量增加、孔径增大、表面电荷增多，得到不同分离性能的疏松纳滤膜；2）经过后处理的纳滤膜由于相对疏松的结构（较大的膜孔径）和较多的表面电荷，在糖蜜脱色过程中表现出更好的色素/蔗糖分离效果，并且具有优异的长期稳定性，通过简单的碱性溶液清洗，可以有效去除膜污染，恢复膜的渗透性能，具有很好的应用前景。该研究结果不仅揭示并总结了后处理对界面聚合过程的调控机理，为聚哌嗪酰胺纳滤膜的后处理调控提供理论指导，还为糖蜜脱色疏松纳滤膜的制备提供了新思路。 最后，在界面聚合过程中引入单宁酸（TA）和乙酰丙酮铁（Fe(acac)3）开发了一种新型的“选择性蚀刻强化”策略，制备具有抗碱性溶胀的疏松纳滤膜，以期解决疏松纳滤膜在碱清洗过程中发生孔溶胀导致膜污染累积的问题。并考察其在实际糖蜜过滤过程的脱色性能和抗污染性能。研究发现：1）TA和Fe(acac)3加入后，该多元反应过程中同时发生哌嗪（PIP）和聚苯三甲酰氯（TMC）的界面聚合形成聚酰胺结构、TA和TMC的界面聚合形成聚酯结构、TA和Fe3+的螯合3种反应过程，其中PIP-TMC和TA-TMC的聚合反应为主要反应，对最终的纳滤膜性能具有主要影响；2）通过碱处理刻蚀可以去除复合膜中的聚酯结构，从而得到疏松纳滤膜，而且可以通过调节刻蚀pH和TA的比例对疏松纳滤膜的分离性能进行调控；3）后刻蚀的疏松纳滤膜具有优异的抗碱洗溶胀能力，主要由于以下几点原因：首先，Fe3+螯合能力能有效抑制带负电荷基团之间的静电排斥，其次，TA的引入增加了羟基的比例，降低了羧基的比例，从而降低了碱性pH下的静电斥力，另外，TA与PIP之间的迈克尔加成和共沉积反应增强了分离层与支撑层之间的结合作用力；4）后刻蚀的疏松纳滤膜在长期连续过滤中具有更好的抗污染能力，避免了商业纳滤膜由于碱诱导的孔溶胀导致的孔内污染累积。刻蚀强化后的疏松纳滤膜具有较高的渗透通量，对蔗糖和色素具有更高的分离选择性，对真实糖蜜的长期过滤具有较稳定的分离性能。该研究结果不仅建立了一种绿色的后处理方法来调控聚酰胺纳滤膜的性能，而且为实际应用中提高聚酰胺膜的抗碱洗溶胀能力提供了新的思路。