海帶工業(yè)中甘露醇的納濾膜滲濾純化研究.pdf

1、納濾(NF)是介于反滲透(RO)與超濾(UF)之間的一種壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù),是20世紀(jì)70年代末期開始發(fā)展起來的一種高新技術(shù)。根據(jù)NF膜的特點(diǎn)和性能,NF膜技術(shù)的主要應(yīng)用是水軟化、水凈化、相對分子質(zhì)量在百級的物質(zhì)的分離、分級和濃縮等。隨著社會發(fā)展的需求不斷增加,NF在飲用水凈化、水質(zhì)軟化,抗生素、多糖、多肽等化工和生物工程產(chǎn)物的分級和濃縮,脫色和去異味,以及廢水處理和資源回收等方面都有越來越明顯的作用。
　　 海帶工業(yè)廢水中甘

2、露醇(M)的含量較高,約1.0wt％。顯然,開發(fā)海帶加工過程中的M回收利用技術(shù),具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。以海藻資源綜合利用為背景,進(jìn)一步發(fā)展海帶食品和海帶化工系列產(chǎn)品生產(chǎn)的節(jié)能減排工藝和資源高效利用技術(shù),已列為國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。由于廢水成分復(fù)雜,污染物濃度高,經(jīng)預(yù)處理工藝去除懸浮物、蛋白、糖膠等大分子有機(jī)物后,仍殘留含量較高的無機(jī)鹽類雜質(zhì),其中主要的無機(jī)鹽為氯化鈉(NaCl)。傳統(tǒng)方法脫除NaCl難度較大,普遍存在著能耗高、環(huán)境污染大的

3、問題。本文面向海帶加工廢水中M的提取技術(shù)的開發(fā),在選用的兩種聚酰胺(PA)卷式NF膜組件、設(shè)計(jì)制作的總膜面積為6.8m2的成套化中試裝置上,以去除NaCl為主要雜質(zhì)成分,進(jìn)行中M混合物水溶液中M的純化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)膜分離用的廢水為以M、NaCl為海帶廢水中的主要成分,進(jìn)行了M水溶液以及M-NaCl-水混合物的膜性能及其工藝參數(shù)的大量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,影響NF膜分離的主要工藝參數(shù)是料液中的M濃度和NaCl濃度以及操作壓力(P)和操作溫度(T

4、)；比較兩支NF膜組件的滲透性和選擇性,1＃優(yōu)于2＃。NF分離單組分M水溶液體系時(shí),滲透通量(J)較高,M截留率(RM)大于80％。NF分離M-NaCl混合物水溶液體系時(shí),RM值穩(wěn)定在75-80％,J值穩(wěn)定在13L/m2·h；當(dāng)初始料液中NaCl濃度(Gf,NaCl)分別為0.2wt％和0.8wt％時(shí),NaCl透過率(SNaCl)分別約達(dá)50％和70％。提出的優(yōu)先滲透和空間位阻的集成效應(yīng)傳質(zhì)現(xiàn)象解釋了M-NaCl水溶液體系的NF膜分離機(jī)

5、理。
　　 基于NF膜對M-NaCl水混合物的集成效應(yīng)傳質(zhì)機(jī)理及其分離效果的初步研究結(jié)果,進(jìn)一步利用已優(yōu)選出的1＃NF膜組件,組合NF膜過程與DF操作模式,提出了能夠達(dá)到脫鹽和濃縮目的的預(yù)濃縮(CⅠ)-連續(xù)恒容滲濾(CCVD)-后濃縮(CⅡ)組合工藝過程,即膜滲濾(MDF)法。著重研究了主要工藝參數(shù),即截留液中的M和NaCl的濃度,預(yù)濃縮因子(CF),CCVD操作時(shí)間(t),滲濾溶劑(去離子水)消耗量(VW)及組合工藝的凈化因子

6、(PF)對MDF的影響。結(jié)果表明,在CCVD操作前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)濃縮是必要的,在CF為2.0～2.5之間,料液中的NaCl去除率約90％,M質(zhì)量濃度約為初始料液濃度的3倍,PF達(dá)40。DF過程耗用的去離子水量小。本文在相關(guān)理論研究及本實(shí)驗(yàn)料液體系特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出下列計(jì)算公式,以期預(yù)測MDF工藝過程中M、NaCl質(zhì)量濃度及滲濾溶劑消耗量的變化:研究獲得的這種新型的去除NaCl和濃縮M的雙重效果的NF工藝可行,技術(shù)合理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為建設(shè)海帶