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1、第21卷 第1期膜 科 学 与 技 术Vo1.21No.12001年2月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYFeb.2001文章编号:1007-8924(2001)01-0044-05应用纳滤膜分离糖和盐的实验研究122王晓琳 张澄洪 欧阳平凯(11清华大学化学工程系,北京 100084;21南京化工大学制药与生命科学学院,南京 210009)摘 要:选择NF-45纳滤膜进行糖和盐单组分和混合体系的分离实验研究,考察了纳滤膜分离性能随着操作压力、循环流量及料液浓度的变化所受到的影响,讨论了葡萄糖-氯化钠、蔗糖-氯化钠混合体系中糖和盐的相互影
2、响作用,认为可以运用NF-45纳滤膜在适宜的操作条件(如操作压力、料液浓度)实现糖和盐的较好分离.关键词:膜分离;纳滤膜;糖;脱盐中图分类号:TQ02818 文献标识码:A 纳滤分离作为一项新型的膜分离技术,愈来愈实验选用了美国陶氏化学公司(DowChemical广泛地应用于电子、食品和医药等行业,诸如超纯水Corporation)的NF-45纳滤膜,该膜是复合膜,其制备、果汁高度浓缩、多肽和氨基酸分离、抗生素浓表面分离层材质为聚酰胺,而膜的支撑层是聚砜,表[4]缩与纯化、乳清蛋白浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合层是通过界面聚合法制备在聚砜支撑层上.实验[1]
3、等实际分离过程中.纳滤膜具有两个显著特点,选用的中性溶质和盐分别为葡萄糖、蔗糖、棉子糖、即介于反渗透膜和超滤膜之间的截留分子量(为环糊精和氯化钠.糖的测定方法为蒽酮比色法,所用[2～5]200～1000)和对无机盐具有一定的截留性能.仪器为上海第三分析仪器厂721分光光度计.氯化随着对环境保护和资源综合利用认识的不断提钠用电导法测定,所用仪器为上海第二分析仪器厂高,人们希望在治理废水的同时实现有价物质的回DDS-11A型电导率仪.收.比如:大豆乳清废液中含有1%左右的低聚糖和112 透过实验少量的盐,亚硫酸盐法制备化纤浆和造纸浆过程出透过实验流程示意图见图1.
4、平膜试验装置由现的亚硫酸钙废液中含有2%～215%的六碳糖和日本日东电工公司(NittoDenkoCorporation)提供,2五碳糖,制糖工业中出现的废糖蜜中含有少量的盐膜面积为0.00353m.实验操作温度保持在32℃,[6]等等.上述这些废液处理过程中都涉及到糖和盐压力变化范围为0125～112MPa.实验过程中经过的分离问题.膜试验装置的浓缩液和透过液都循环回到原料槽.根据纳滤膜的两个显著特点,可以推测纳滤膜膜分离实验内容包括:(1)测定膜的纯水透过系可能实现糖和盐的分离.本研究以糖和盐的单组分数;(2)测定膜对单组分葡萄糖、蔗糖、棉子糖、氯化及混合
5、水溶液体系作为纳滤膜分离实验对象,讨论钠的截留率(Robs),实验中葡萄糖、蔗糖、棉子糖水了操作条件对纳滤膜性能的影响以及糖和盐之间的溶液的浓度均为200mg/L,氯化钠溶液的浓度为相互作用,从而探讨运用纳滤膜浓缩糖和脱除盐的10mmol/L;(3)测定膜对不同浓度下单组分葡萄糖可能性.和氯化钠溶液的截留率,葡萄糖和氯化钠的浓度变化范围分别为200～20000mg/L和10～4001 实验mmol/L;(4)测定葡萄糖-氯化钠、蔗糖-氯化钠混111 膜和溶质合溶液中膜对糖和盐的截留率.收稿日期:2000-05-25;修改稿收到日期:2000-07-27基金项目
6、:国家自然科学基金项目(29876018)、江苏省教委自然科学基金项目(99KJB530003)作者简介:王晓琳(1963～),男,工学博士,博士生导师,从事膜过程、燃料电池的基础与应用研究.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 第1期王晓琳等:应用纳滤膜分离糖和盐的实验研究·45· 图2NF-45膜的截留率与中性溶质分子量的关系图1 透过实验装置示意图量增大,膜对盐和糖的截留率增大.但112MPa时11原料槽;21泵;31压力表;41膜试验装置;51膜片;61调节阀;7
7、1流量计;81透过液;91旁路的糖的截留率反而略有下降,这是由于此时实验操作系统中多级离心泵的循环流量变小,由此产生的2 结果和讨论[8]浓差极化现象较为明显,从而导致糖的截留率下211NF-45纳滤膜的纯水透过系数和截留分子量降.而对于盐而言,由于其扩散系数比糖的大许多,表1列出了不同操作压力下NF-45膜的纯水所以浓差极化现象相对缓和.另外由图3不难看出透过系数和对单组分糖或盐的截留率.实验操作条在实验范围内(即操作压力0125～112MPa),随着件下,NF-45膜非常稳定,其纯水透过系数几乎不操作压力的降低,膜对盐的截留率比对糖的下降得随操作压力变化,
8、其平均值为1.45×10-5m·s-1
