海带工业中甘露醇的纳滤膜渗滤纯化研究——工艺参数对纳滤提取甘露醇的影响.pdf

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1、第29卷第2期海洋技术V01．29，No．22010年6月OCEANTECHNOLOGYJune。2010海带工业中甘露醇的纳滤膜渗滤纯化研究——工艺参数对纳滤提取甘露醇的影响夏仙兵1，蔡邦肖1,2(1．浙江工商大学食品与生物工程学院膜科学与工程研究所，浙江杭州310035；2．浙江司大膜工程有限公司，浙江杭州310012)摘要：基于聚酰胺(PA)膜一甘露醇(M)一NaCl体系分离机理的研究，以及纳滤(NF)膜处理海带废水的前期实验，采用中试规模的NF膜分离装置，系统地进行海带废水中M的NF提取工艺实验。结果

2、表明．影响NF膜分离的工艺参数主要是料液中的M浓度和NaCl浓度以及操作压力和操作温度。NF分离单组分M水溶液时，渗透通量(，)较高，M截留率(RⅣ)大于80％。NF分离M—NaCl混合物水溶液时，屁Ⅳ值稳定在75％-80％，J值稳定在13L／m2·h。当料液中NaCl浓度(C昭)分别为0．2wt％和0．8wt％时，NaCI透过率(‰)分别约达50％和70％。比较两支NF膜组件的渗透性和选择性，1#优于勰。实验结果与优先渗透和空间位阻的集成效应传质机理预测的相一致。这种新型的去除NaCl和浓缩M双重效果的NF

3、工艺。可以为NF膜纯化提取海带工业中甘露醇的工程应用提供实践基础。关键词：海带；甘露醇；废水；纳滤；膜分离；纯化；提取中图分类号：P74。0631．2文献标识码：B文章编号：1003—2029(2010)02—0085—051前言提取海带工业废水中的高价值副产物甘露醇(M)，可以减少污染物排放量，降低对环境的污染，提高海带生产效益。已有研究表明，对于小分子量有机物和无机盐混合物溶液的分离，纳滤(NF)膜分离技术替代传统的方法，可以带来生产工艺的创新11-el。在提取经预过滤工艺除杂和大分子胶后的海带深加工废水

4、中质量浓度约2％的M过程，必须去除质量浓度在0．5％左右的NaCI。本文在对PA膜一M—NaCI体系特征的分析，优先渗透和空间位阻集成效应机理的研究，以及NF膜处理海带废水的初步实验噬础上，采用中试规模的国外厂商的NF卷式膜组件。系统研究海带加工废水中M的提取工艺与膜分离性能的相关性，考察不同料液体系即单组份M水溶液及M—NaCI混合物水溶液时的NF分离效果，为海带废水中的盐分脱除、甘露醇纯化浓缩的新型生产工艺提供依据。收稿日期：2009-12-22基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2007BAD62805

5、)；浙江工商大学研究生创新基金项目(1llOXJl508073)。作者简介：夏仙兵，男，食品科学硕士研究生．研究方向：新型分离膜及其应用工程。通讯作者：蔡帮肖，男，浙江工商大学教授，E—mail：caibang】【iao@163．2实验部分2．1材料与仪器和设备甘露醇(M)，NF膜的技术指标，以及其他仪器设备均与文献【7】的相同。图1为自行设计组装的实验用NF膜分离成套化中试装置流程。图l纳滤中试实验装置工艺流程图2．2实验料液与纳滤操作实验料液为模拟海带加工废水，分为单组份的甘露醇(M)水溶液，双组分的M和

6、NaCI(S)混合的M—S混合物水溶液。如无特别说明，设定的实验操作条件为：对单组份的M水溶液实验时，料液(F)中的M质量浓度(％)1．0wt％，料液流量(V，)980UII，操作压力(P)0．7MPa，操作温度(T)16。C。海洋技术第29卷对M—S混合的水溶液进行M截留率和NaCI透过率实验时，料液中的c删和NaCl质量浓度(C晒)分别为1．0wt％和0．6wt％，P为1．0MPa，其余的均与单组份的M水溶液实验时的相同。如图I所示，实验过程通过阀门的调节，可以将两支不同型号的NF膜组件进行并联或串联运行

7、，并进行膜的周期性清洗。通过料液箱的加热系统或冷却系统，调节实验料液的温度。通过取样阀，可对两支膜组件的浓水和产水即渗透液(P)进行分别取样操作。通常在设定的条件下，待系统稳定运行至少0．5h后，开始取样分析。2．3纳滤性能表征纯化和浓缩甘露醇的NF膜分离是料液中的盐分和水渗透过膜，甘露醇被截留的过程。水样中的M和NaCl的质量浓度分别采用高碘酸氧化比色法和电导法测定。在分别测得F和P中的M质量浓度(‰和‰)，NaCl质量浓度(C瞄和C鸭)，计算出甘露醇截留率(JR。)和NaCI透过率(S啪)，以及依据在给定

8、的时间(t)内从单位膜面积(A)上收集到的样品水体积(¨)得到渗透通量CJ)。实验分离的性能指标计算式见文献【7】。相关参数中用下标1和2分别表明为1#和2#膜组件的性能。3结果与讨论3．1甘露醇水溶液的纳滤分离NF分离性能受到膜的微结构、荷电性和化学性等膜特性影响13．S-11】的同时，将十分明显的受到操作参数的影,fit。。3．1．1料液中甘露醇浓度的影响水溶液中甘露醇的浓度随海带生产工艺及其废