陶瓷膜用于杜仲叶提取液澄清的分离特性与膜污染机制研究

杜仲是我国特有的珍稀中药材树种且资源丰富，其树叶富含绿原酸和黄酮类化合物等活性物质。然而，杜仲叶提取液中杜仲胶、蛋白、多糖等杂质含量较高，缺乏活性物质的高效分离技术。陶瓷膜具有分离效率高、抗污染性能好等优势，已在植物提取液的澄清过程中广泛应用。开发杜仲叶提取液的陶瓷膜法高效澄清技术具有重要应用价值。本文从膜材料和膜过程两个层面展开研究，对陶瓷膜孔径进行了优选，系统考察了操作压力、膜面流速与温度对陶瓷膜澄清过程的影响，并结合Hermia模型对膜污染机制进行了分析。结果表明，平均孔径为100 nm的陶瓷微滤膜具有较高的浊度去除率、活性成分透过率和渗透通量，适合杜仲叶提取液的澄清过程。在优化的操作条件下，陶瓷微滤膜的稳定通量约为58 L·m^-2·h^-1，绿原酸与黄酮的总透过率为75.3%，浊度截留率接近100%，清洗后膜通量恢复率达85%以上。陶瓷膜分离技术在杜仲叶提取液澄清过程中展现了良好的应用前景。     

用动态旋叶压滤机澄清菠萝汁的实验研究

动态过滤技术与膜技术相结合是目前固液分离领域的研究热点。采用澄清剂法澄清菠萝汁,存在缺陷。本文在动态旋叶压滤机中,研究了无机Ni膜和聚砜膜用于菠萝汁澄清过程的过滤特性。研究表明,无机Ni膜和聚砜膜澄清菠萝汁的膜通量分别是按指数和乘幂关系衰减的;果汁浓度和剪切速度的交互作用对膜通量有较大影响;无机Ni膜的通量显著高于聚砜膜的通量(3￣4倍),且无机Ni膜的稳定过滤时间比聚砜膜的稳定过滤时间长得多。     

陶瓷膜净化溶剂油的实验研究

研究了平均孔径0.2 mm的陶瓷膜对含杂质溶剂油的微滤过程,选用不加水和加0.5%(w)水2种料液,考察了操作时间、跨膜压差、错流速度、温度和铝粉含量对膜通量及铝粉截留率的影响,研究了反冲操作、浓缩和污染膜清洗过程. 结果表明,不加水较加水料液的膜通量明显增大;随操作时间延长,膜通量下降至稳定,铝粉截留率迅速增大至100%;跨膜压差增大或温度升高使稳定通量增大;错流速度增大,稳定通量先升高之后不变;铝粉含量越高,膜通量越低. 适宜的操作参数为跨膜压差0.16 MPa、错流流速3.9 m/s和温度40℃. 反冲操作能有效提高膜通量;浓缩过程中膜通量快速下降至平缓阶段再较快降低,净化溶剂油澄清透明;采用0.15%(w)洗洁精和0.25%(w)硝酸清洗可使通量恢复到新膜通量的94.9%.     

超滤新技术应用于果汁澄清的研究

研究了采用内压聚偏氟乙烯超滤膜对果汁进行过滤澄清的可行性,考察了膜面流速和膜的操作压力对膜通量的影响。研究了膜对果汁中的色度、浊度、电导率和糖度的影响。结果表明,PVDF超滤膜可以较好的去除果汁的浊度,平均去除率为90%,其透过液在室温保存半年无沉淀生成。其对果汁的色度影响较小,平均去除率为20%,其对电导率和糖度基本没有影响。     

膜蒸馏浓缩硫氰酸铵溶液的研究

以PVDF膜为材料,采用减压膜蒸馏对硫氰酸铵溶液进行浓缩,研究各种影响因素对膜通量的影响。结果表明:膜通量随进料液温度和冷侧真空度的增加而显著增加;流速增加,膜通量略有增加;浓度较低时,膜通量随浓度的增加缓慢下降,浓度较高时,膜通量随浓度的增加骤降;高浓度连续运行时,膜通量的衰减随时间的增加而加剧;PVDF膜疏水性较好,截留率保持在99.9%左右。膜丝用去离子水清洗、烘干后,膜通量与初始值相当。     

膜技术在荷叶黄酮分离纯化中应用

运用膜技术对荷叶黄酮提取液进行纯化.实验分别采用微滤膜和超滤膜对荷叶黄酮提取液进行初步纯化,研究表明孔径为50 nm的微滤膜Ⅱ对荷叶黄酮提取液有较好的除杂效果,黄酮透过率为97.4％,平均通量为186.7 L×h-1×m-2,且运行稳定;采用纳滤膜和反渗透膜对微滤膜的滤液进行浓缩,研究表明,纳滤膜在浓缩过程中能去除部分盐分等小分子物质,进一步纯化了黄酮溶液,纳滤膜平均通量为32.8L×h-1×m-2,透过率0％.     

益母草提取液真空膜蒸馏浓缩试验研究

真空膜蒸馏是一种新型膜分离技术，可以实现常温条件下的浓缩分离，特别适合于热敏性中药。本试验研究了影响益母草膜蒸馏过程的基本影响因素。试验溶液为3％益母草提取液，试验温度在40—60℃，真空度0．003(绝)。试验结果表明：益母草有效成分基本没有损失，蒸馏通量随原料的温度和流量增加而增加。     

错流式减压膜蒸馏海水淡化试验研究

采用聚丙烯(PP)中空纤维膜制作了矩形中空纤维膜组件进行减压膜蒸馏海水淡化试验,考察了不同操作条件对膜通量的影响以及膜通量的衰减和膜污染情况,探讨了海水膜蒸馏的操作条件-膜通量曲线的特征。试验过程中获得了比较高的膜通量,最高膜通量达到了46 kg/(m2.h),产水电导率保持在100μS/cm以下,过程的脱盐率保持在99.99%以上。     

膜蒸馏法分离乙醇水溶液的研究

采用改性后的陶瓷膜管,对低浓度乙醇水溶液进行了膜蒸馏的试验研究.重点考察了膜蒸馏过程的操作参数对膜通量和分离因子的影响.试验结果表明,膜通量随着乙醇浓度、膜两侧温差和真空度的增加而增加;而分离因子则随乙醇质量分数、膜两侧温差和真空度增加而减少.     

膜蒸馏技术用于高盐污水回用研究

将膜蒸馏技术应用到高盐污水处理回用领域,以石化反渗透浓水为实验体系,采用几种现有的疏水膜材料,研究了不同类型的各种材质的膜对膜蒸馏过程通量及产水水质的影响。在此基础上,采用酸碱清洗液对膜蒸馏的膜污染进行了清洗,并进行了清洗效果的表征。     

陶瓷微滤膜澄清钛白废酸研究

针对钛白废酸的资源化 ,采用陶瓷膜微滤澄清钛白废酸 ,为进一步扩散渗析回收硫酸提供预处理。研究了操作条件如压力、流速、质量浓度、温度等对过程的影响。研究表明陶瓷膜过滤钛白废酸具有很好的澄清效果 ,渗透液浊度小于 0 .5NTU ;废酸中较高质量浓度的硫酸亚铁使温度对过滤的影响复杂化 ,温度降低会使其在膜孔内发生结晶 ,产生难以恢复的堵塞 ;采用 5mg/kg以下的改性聚丙烯酰胺絮凝可以使膜通量有所提高 ,过多的絮凝剂会使膜产生吸附污染而降低通量。其他过程参数对膜通量有一定的影响     

PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF A CERAMIC MEMBRANE SYSTEM FOR MICROFILTRATION OF CORN STARCH HYDROLYSATE

A ceramic microfiltration membrane was used for the clarification of corn starch hydrolysate, having a dextrose equivalence of 95, to study the effect of process variables (transmembrane pressure, cross-flow velocity, and feed concentration) on permeate flux. Flux increased with increased cross-flow velocity for all transmembrane pressures and feed concentrations up to a volume concentration ratio of 100. Flux became asymptotic at pressures of 200-375kPa, indicating that microfiltration performance was limited by concentration-polarization. The optimum transmembrane pressure was higher at higher cross-flow velocities. A process model based on the resistances-in-series concept adequately described the observed variation of permeate flux with process variables such as transmembrane pressure, cross-flow velocity and feed concentration. Resistance due to concentration polarization decreased linearly with increase in cross-flow velocities for all feed concentrations, while fouling resistance increased linearly with increase in feed concentration.     

不同预处理方法对无机陶瓷膜精制甘草水提液膜过程的影响研究

探讨不同预处理方法对无机陶瓷膜精制甘草水提液膜分离过程的影响。以甘草水提液为实验体系,采取调节pH值、絮凝、离心和粗滤作为预处理方法,考察0.2μm Al2O3无机陶瓷膜微滤经预处理后的甘草水提液时的膜通量、膜污染度、膜阻力分布、指标性成分甘草酸的保留率。表明pH7时膜稳定通量较大;粗滤、离心和调节pH7时甘草酸的保留率较高,壳聚糖絮凝时甘草酸的保留率最低。不同的预处理方法对甘草的膜精制过程具有不同的影响,高速离心和调节pH值是甘草水提液膜分离工艺中较好的两种预处理方法。     

关于中药水提液的粘度特征及其与膜通量的相关性初步研究

研究中药水提液的粘度对无机陶瓷膜微滤中药水提液膜通量的影响及中药水提液在微滤前后粘度变化规律。制备约200种中药（单味及复方）水提液为实验体系,在温度、压力、膜面流速恒定的条件下分别过0．2μmZrO2无机陶瓷膜,测定不同中药水提液的膜稳定通量及微滤前原液、微滤后渗透液、截留液的粘度,并用SPSS对它们的相关性进行分析。结果表明中药水提液的粘度与膜稳定通量有很大的相关性,微滤后渗透液的粘度减小且不同水提液粘度差异性变小,截留液粘度增大、且截留液粘度、粘度变化率与原液粘度呈高度显著线形相关。粘度是影响无机陶瓷膜微滤中药水提液膜通量的关键因素,在中药膜污染的防治过程中可通过提取路线的设计或对药液进行预处理降低药液的粘度从而提高膜通量,减少膜污染。     

陶瓷膜污染的超声波辅助清洗

膜污染的控制和膜的清洗再生是膜应用的关键,研究了采用超声波辅助清洗被乳化液污染的氧化锆陶瓷膜。结果表明：超声波的功率、超声清洗时间及膜污染程度等对清洗效果均有影响,超声功率越高,清洗后水通量的恢复率越高,超声清洗时间在20 min左右比较适宜。超声波对膜表面的污染清洗效果较好,对膜孔内堵塞清洗效果相对较弱,超声辅助化学清洗可有效恢复膜通量。     

超声强化多通道陶瓷膜微滤超细TiO2悬浮液

针对超声强化膜分离过程能耗高的问题,提出并设计了一种新型超声强化膜分离操作方式,并进行了超声强化陶瓷膜微滤超细TiO₂颗粒悬浮液的研究。考察了超声场参数、操作时间及溶液环境对多通道陶瓷膜微滤过程的影响规律,并分析了此操作方式强化陶瓷膜微滤颗粒悬浮体系的机理。结果表明,该操作方式能够获得较高膜通量恢复率及平均膜通量,同时超声能量消耗减小了90.0%以上;降低超声频率及提高功率,有利于膜通量恢复,在超声参数45 kHz和0.33 W·cm^-2条件下,膜通量恢复到初始值的94.0%;控制超声辐射时间0.167 min,微滤时间8 min时,平均膜通量提高了61.5%;降低悬浮液颗粒浓度及提高料液温度都有利于超声场强化陶瓷膜微滤过程。     

MODELING OF MEMBRANE FOULING AND FLUX DECLINE IN MICROFILTRATION OF OILY WASTEWATER USING CERAMIC MEMBRANES

One of the major problems in pressure-driven membrane processes is reduction of flux far below the theoretical capacity of the membrane. The results of an experimental study of fouling mechanisms of ceramic membranes in separation of oil from synthesized oily wastewaters are presented. Mullite microfiltration (MF) membranes were synthesized from kaolin clay as MF ceramic membranes. The rejection of total organic carbon (TOC) for the synthetic feeds was found to be more than 94% by these membranes. Hermia's models were used to investigate the fouling mechanisms of membranes. The effect of pressure, cross flow velocity (CFV), temperature, oil concentration, and salt concentration on flux decline were investigated. The results showed that the cake filtration model can well predict the flux decline of mullite ceramic membranes; average error of this model is less than 7%. The results show that by increasing pressure from 0.5 to 4 bar, porosity of the cake layer on the mullite membranes decreases from 25.68% to 14.98%. After the cake filtration model, the intermediate pore blocking model was found to well predict the experimental data with an average error less than 10.5%.     

渗透模式影响纳米涂层修饰陶瓷微滤膜分离性能的研究

研究了膜分离技术处理含油废水存在因油滴变形引起的膜堵塞问题。为减少膜污染,使用在市场上销售氧化铝微滤膜孔道表面制备纳米ZrO2涂层,利用纳米涂层改变微滤膜的表面亲水憎油性,具有良好的效果。考虑其工业应用条件,重点研究了循环模式（模拟大量废水处理）和浓缩模式（模拟少量废水处理）对膜渗透通量的影响。结果表明：循环模式下料液的油浓度为恒定的,纳米涂层能有效提高微滤膜的渗透通量。膜面流速的增加在一定程度上能提高膜渗透通量,但超过一定程度后,增加不明显。当膜面流速为7m／s时,修饰陶瓷膜的最大渗透通量为280L／（m^2·h）,油截留率为96．4％。在浓缩模式下,料液的油浓度随渗透液的排出呈指数性增加,随着油浓度的增加,渗透通量持续衰减,油截留率持续上升。当油浓度达到一定程度后,修饰陶瓷微滤膜不能有效地实现稳定含油废水的油水分离。     

陶瓷微滤膜在回收矿浆工业废水中的应用与再生性能研究

对陶瓷微滤膜在矿浆工业废水中的应用及陶瓷膜的再生性能进行了研究。针对矿浆悬浮液中的固液相性质,选择陶瓷微滤膜对已经经过预处理的矿浆进行过滤与脱水。经多次过滤后的陶瓷膜用正、反冲洗法进行冲洗并考察膜再生性能。研究认为对某些已经经过预处理的矿浆用陶瓷微滤膜过滤,效果明显;用水正反冲洗后再生性能良好,膜的使用寿命长。     

聚电解质对TiO2悬浮体系微滤过程的影响

以硫酸法钛白生产中TiO2的回收与分离为应用背景,研究了聚电解质对陶瓷膜微滤过程的影响。研究表明,不同功能团的聚丙烯酰胺对过程的影响不同,溶液pH值、聚丙烯酰胺分子量以及浓度对微滤过程都有影响。与传统的絮凝助滤不同,聚电解质在微滤过程中的应用必须考虑其对膜本身的污染问题。