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聚砜类超滤膜的制备及其在油脂脱色中的应用

作　者: 孙海燕
导　师: 李云雁
学　校: 武汉工业学院
专　业: 生物化工
关键词: 油脂脱色超滤膜分离聚砜杂化膜聚醚砜杂化膜渗透通量脱色率
分类号: TQ320.721
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

传统的油脂脱色方法很多,工业上最普遍采用的是活性白土吸附法,但是这种方法存在众多缺点:操作温度高,能耗大且容易产生有毒有害物质;活性白土易和油脂中的多种物质产生化学反应,造成油脂变质;活性白土价格昂贵而且还容易吸附油脂从而造成了浪费;白土废渣的处理带来了环保的压力。如何采用新工艺、新技术来克服传统脱色工艺的种种缺点是众多厂家关注的焦点,超滤膜技术因其有着诸多优点,因此研究者们开始将其应用于油脂加工中。它的优点有:操作条件温和,能耗少,不会产生有毒有害物质;操作方便;不会造成油脂的浪费,无环保压力等。在本研究中,制备了新型的有机/无机杂化超滤膜并将其应用于菜子油的脱色处理。采用相转化法制备了聚砜（PS）/SiO₂杂化平板超滤膜。考察了聚合物浓度（质量分数,下同）、高分子添加剂浓度、蒸发时间和无机添加剂SiO₂浓度等几个因素对膜的油脂渗透通量和脱色率的影响,最后确定了制膜较优的工艺条件为:PS浓度为18%,PVP浓度为5%,蒸发时间为40s,SiO₂的浓度为0.3%,溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）与N-甲基吡咯烷酮（NMP）的比例为1∶1。用扫描电镜（SEM）观察了膜的表面和断面的结构。采用相转化法制备了聚醚砜（PES）有机/无机杂化平板超滤膜。考察了聚合物浓度、高分子添加剂浓度、蒸发时间、无机添加剂（SiO₂、Al₂O₃、纳米SiO₂）浓度、膜的厚度、搅拌温度、凝固浴温度等几个因素对膜的油脂渗透通量和脱色率的影响,最后确定了制膜的工艺条件为:PES浓度18%,PVP浓度8%,蒸发时间90s,搅拌温度40℃,凝固浴温度35℃,Al₂O₃或SiO₂或纳米SiO₂浓度分别为0.6%。用扫描电镜（SEM）观察了膜的表面和断面的结构。用聚砜膜、聚砜/SiO₂杂化膜、聚醚砜膜、聚醚砜/SiO₂杂化膜、聚砜/纳米SiO₂杂化膜、聚醚砜/Al₂O₃杂化膜等六种膜进行油脂脱色的小试实验。考察了操作压力和油脂/正己烷混合物初始浓度的变化对渗透通量和脱色率的影响,比较不同膜的脱色效果。测定了六种膜的孔径、孔隙率和抗污染等膜性能指标,探讨了膜渗透通量的孔模型和筛子模型,并提出了膜法油脂脱色新工艺。本研究为聚砜类杂化超滤膜制备的工艺条件的确定及其在油脂脱色中的应用提供了一定的参考依据。

全文目录

摘要 4-5ABSTRACT 5-10第1章绪论 10-21 1.1 膜分离技术 10 1.1.1 膜的定义 10 1.1.2 膜分离的定义 10 1.1.3 膜分离技术的特点 10 1.2 超滤膜技术 10-16 1.2.1 超滤膜材料 10-11 1.2.2 有机超滤膜的制备方法 11-12 1.2.3 膜孔结构的控制 12-13 1.2.4 有机/无机杂化膜 13-14 1.2.5 超滤膜分离理论 14-15 1.2.6 超滤膜的污染与控制 15-16 1.3 传统油脂脱色工艺 16-17 1.4 膜法脱色的研究进展 17-19 1.5 立题依据与主要研究内容 19-21 1.5.1 立题依据 19-20 1.5.2 主要研究内容 20-21第2章聚砜/SiO_2 有机-无机杂化超滤膜的制备及其应用 21-37 2.1 前言 21-22 2.2 实验部分 22-24 2.2.1 实验试剂及材料 22 2.2.2 实验设备 22 2.2.3 膜的制备 22-23 2.2.4 超滤膜分离实验装置 23 2.2.5 膜的预处理 23 2.2.6 膜性能的测定 23-24 2.3 结果与讨论 24-35 2.3.1 单因素实验分析 24-30 2.3.2 正交实验分析 30-34 2.3.3 SEM 分析 34-35 2.4 小结 35-37第3章聚醚砜有机-无机杂化超滤膜的制备及其应用 37-54 3.1 前言 37-38 3.2 实验部分 38-39 3.2.1 实验试剂及材料 38 3.2.2 实验设备 38 3.2.3 膜的制备 38 3.2.4 超滤膜分离实验装置 38 3.2.5 膜的预处理 38-39 3.2.6 膜性能的测定 39 3.3 结果与讨论 39-53 3.3.1 PES 浓度对膜性能的影响 39-40 3.3.2 SiO_2 浓度对膜性能的影响 40-42 3.3.3 PVP 浓度对膜性能的影响 42-43 3.3.4 蒸发时间对膜性能的影响 43-44 3.3.5 凝固浴温度对膜性能的影响 44-46 3.3.6 搅拌温度对膜性能的影响 46-47 3.3.7 膜的厚度对膜性能的影响 47-48 3.3.8 纳米SiO_2 浓度对膜性能的影响 48-50 3.3.9 Al_2O_3 浓度对膜性能的影响 50-51 3.3.10 SEM 分析 51-53 3.4 小结 53-54第4章聚砜类超滤膜的小试实验及其数学模型的建立 54-69 4.1 前言 54 4.2 实验部分 54-56 4.2.1 实验材料 54 4.2.2 实验仪器 54 4.2.3 试验装置 54-55 4.2.4 膜的预处理 55 4.2.5 膜的脱色过程 55 4.2.6 膜性能的测定 55-56 4.3 结果与讨论 56-68 4.3.1 混合物浓度对渗透通量和脱色率的影响 56-58 4.3.2 跨膜压力对渗透通量和脱色率的影响 58-59 4.3.3 不同的膜渗透通量和脱色率的比较 59-61 4.3.4 膜的抗污染性能 61-62 4.3.5 膜性能参数 62-63 4.3.6 渗透通量数学模型的建立 63-66 4.3.7 油脂的膜法脱色工艺 66-68 4.4 小结 68-69第5章结论与展望 69-72 5.1 结论 69-70 5.2 创新之处 70-71 5.3 展望 71-72参考文献 72-80致谢 80-81攻读学位期间发表的科研论文 81

聚砜类超滤膜的制备及其在油脂脱色中的应用

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