以陶瓷濾芯為支撐體制備二氧化硅超濾膜.pdf

1、本研究以市場(chǎng)上已規(guī)模生產(chǎn)的微孔陶瓷管作為支撐體，以資源豐富、成本低廉的水玻璃為制備二氧化硅分離層的主要原料，添加部分聚乙烯醇優(yōu)化配方，制備出適于分離食品蛋白質(zhì)的超濾膜。研究結(jié)果得出了，截留分子量約為44500以上，純水通量在0.83-0.85 m3/(m2h)水平的二氧化硅超濾膜。主要總結(jié)如下：
　　 ㈠硅質(zhì)溶膠的制備和成膜實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水玻璃稀釋比例過(guò)高時(shí)，成膜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，熱處理膜管時(shí)易出現(xiàn)不耐熱的問(wèn)題；而比例過(guò)低則不易成

2、膜，膜易碎且開(kāi)裂嚴(yán)重。稀釋水玻璃的用量要適中，用量過(guò)低形成的膜層不耐高溫，用量過(guò)大則所成膜變厚變粗糙。同時(shí)，硫酸的濃度影響成膜的時(shí)間和膜的完整性，過(guò)高容易發(fā)生開(kāi)裂，過(guò)低所需成膜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。另外，聚乙烯醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和用量也不宜過(guò)大，否則形成的膜層變厚，對(duì)熱的穩(wěn)定性不佳；而如果質(zhì)量分?jǐn)?shù)和用量過(guò)低，則膜抗收縮的能力較差，不易形成完整膜。綜合試驗(yàn)結(jié)果得出，水玻璃稀釋的比例在1:5.5或1:6.5及其用量為20ml時(shí)，加入2mol/L的硫酸8ml，

3、同時(shí)添加10％的聚乙烯醇10ml的配方能夠制備出表觀良好，耐熱穩(wěn)定性好的硅質(zhì)溶膠膜層，有助于后續(xù)膜管涂層的試驗(yàn)。通過(guò)這種方法制出的平板膜的透水率達(dá)到0.925m3/(m2·h)，蛋白質(zhì)截留分子量和截留率分別為44500和91.56％。
　　 ㈡陶瓷管涂膜及膜性能測(cè)定。從實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果可以看出，陶瓷管在涂膜過(guò)程中受到以下幾個(gè)因素的影響，即涂膜的次數(shù)、涂膜液的濃度以及涂膜液陳化的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膜管的純水通量隨著涂膜的次數(shù)增加而減

4、小，而對(duì)蛋清蛋白質(zhì)的截留率則隨著涂膜的次數(shù)增加而增大；但涂膜四次后膜管的純水通量和蛋清蛋白質(zhì)截留率變化很小，保持穩(wěn)定。第四次涂膜后純水通量為0.83-0.85m3/(m2·h)，對(duì)蛋清蛋白質(zhì)的截留率為63.8％-64.3％。當(dāng)涂膜液的濃度較高時(shí)，則成膜后隨著涂膜次數(shù)的增加純水通量減小，蛋清蛋白質(zhì)的截留率增大，且增幅較大。涂膜液濃度較低時(shí)，則成膜后純水通量也隨涂膜次數(shù)增加而減小，蛋清蛋白質(zhì)的截留率也有增大，但都略高于濃度高時(shí)的截留率，相對(duì)

5、而言，濃度較高的綜合性能要好，所以選用稀釋水玻璃比例為1:5.5時(shí)的涂膜液涂膜，其蛋清蛋白質(zhì)的截留率為63.8％。另外，涂膜液浸泡涂膜前的陳化時(shí)間也要選擇適中，時(shí)間太短不易上管成膜或是成膜的厚度太薄易碎易裂，時(shí)間太長(zhǎng)也容易沉降膠凝，陶瓷管無(wú)法浸泡涂膜。因而選用2-2.5小時(shí)的陳化時(shí)間涂膜，成膜的性能較好，對(duì)蛋清蛋白質(zhì)的截留率在63.3％-63.8％。同時(shí)，對(duì)照蛋清中分子量在44500以上的蛋白質(zhì)含量占總蛋清蛋白質(zhì)總量的比例(71.1％)