超滤膜分离的基本原理范例(3篇)
超滤膜分离的基本原理范文篇1
关键词:超滤膜;环保工程;水处理;应用
中图分类号:E271文献标识码:A
超滤膜技术是一项能够将溶液净化、分离、浓缩的膜分离技术,超滤膜的孔径在0.002至0.1微米,介于微滤和纳滤之间的。与传统的分离工艺相比较,超滤膜技术具有低耗能、低操作压力、高分离效率、大通量以及可回收有用物质的优点。随着供水方面饮用水品质要求的提高,和中水回用、再生水的应用推广,超滤膜技术也广泛应用于饮用水净化、生活污水的回收以及海水淡化等方面。超滤膜技术在环境工程水处理中被广泛应用,发挥着不容忽视的作用,各工厂企业都可借鉴,不仅提升业绩,更能节省能源环保。
一、超滤膜技术的基本原理以及特点
1.1超滤膜技术的基本原理
超滤膜技术在环境工程水处理中的应用范围越来越广泛,工作原理是在超滤膜两侧压力差的驱动下,溶剂与部分的低分子量溶质穿过膜上的微孔到达膜的另一侧,高分子溶质以及其他胶体被截留下来,从而实现溶液的分离。截留高分子溶质以及其他胶体物质的原理主要是机械筛分作用,有时候膜的表面的化学特性也起着一定的截留作用。
1.2超滤膜技术的特点
超滤膜技术具有以下的特点如下:第一,过滤精度高,分离效果好。超滤膜分离孔径以下的低分子量溶质和溶剂能透过膜材料,高分子溶质、胶体、细菌以及悬浮物质被超滤膜截留,通过超滤膜技术能够将水中99.99%的胶体、细菌以及悬浮物去除掉。与传统的方法相比较,产水水质比较好;第二,超滤膜技术的应用领域广泛。超滤膜技术应用范围广泛,纯水、超纯水制备中用作反渗透的前处理及纯水的末端处理;饮用水、矿泉水制备中用于分离细菌、胶体、悬浮杂质及大分子有机物,净化水质;发酵、酶制剂工业、制药工业、食品行业用于产品的分离、浓缩、纯化与澄清;工业废水与生活污水的净化和回收。第三,超滤膜材料的化学稳定性好,适用范围广。依据制膜材料的不同,超滤膜可分为无机膜和有机高分子膜。无机膜主要有陶瓷膜和金属膜,具有耐高温、耐有机溶剂的特点,可用于特种分离。有机高分子膜包括纤维素酯类、聚砜类、聚烯烃类、聚氟材料类、聚氯乙烯类等。这些高分子材料具有不同化学特性,能够适应酸、碱、溶剂、高温等使用环境,可广泛应用于各种领域中;第四,超滤膜技术通过机械筛分进行分离,可以彻底消除或者显著减少化学药剂的使用,避免没有必要的二次污染;第五,超滤膜技术系统可采用模块化设计,自动化程度高,运行管理方便,可靠性高;第六,超滤膜技术分离效率高,与传统工艺相比能大大减少空间及土地资源的投入。超滤膜技术在分离浓缩过程中无相变,可减少能源消耗。
二、超滤膜在环保工程水处理中的应用
由于超滤膜技术具有稳定的物理化学特性和良好的分离性能,目前被广泛运用于环保工程的水处理方面,具体应用在以下水处理方面:
2.1供水工程
随着工业废水和城市生活废水的不断排放,我国的水污染问题日益严重,人们对饮用水的水质要求也越来越高。超滤膜技术能够去除源水中的大分子、胶体、细菌、病毒、微粒等物质。超滤膜技术结合粉末活性炭吸附等传统工艺广泛应用于微污染源水处理,目前已用于黄河水、长江水及水库水的微污染水源供水处理。超滤膜技术还广泛应用于提供高品质引用水中,超滤膜技术能够有效去除细菌、病毒等有害物质,减低后续消毒剂用量,能够减少卤代有机物的产生,提高供水品质和安全。
2.2海水淡化及纯水制备
海水在地球上含量较为丰富的水资源,随着淡水资源的不断紧缺,海水淡化便成为了有效解决淡水资源短缺的一个要途径。海水淡化技术经过几十年的发展,取得了长足的进步。随着电子、医药行业的发展,对纯水、超纯水的需求也随之发展。运用反渗技术进行海水淡化及纯水制备是一项重大的技术突破和改革,不仅能耗和成本都相当低,其脱盐率也相当可观的。随着反渗技术的发展,膜技术在海水淡化及纯水制备方面也得到了一定发展,尤其是超滤膜技术。超滤膜由于其强大的物化性能和分离性能,应用于海水淡化及纯水制备中,能够有效控制反渗系统中进水水质,延长反渗透膜的使用寿命,降低制水成本。
2.3污水处理及中水回用
随着社会经济发展和居民生活水平的提高,人们对环境质量的要求也越来越高,污水排放标准也逐步提高。超滤膜技术以其分离效率高、操作压力低、抗污染的特性在污水处理及中水回用中得到广泛应用。膜生物反应器将超滤膜技术与传统的生物处理结合在一起,利用超滤膜优异的分离特性,既能保证出水的水质,又能高效截留水中的微生物,提高反应器内污泥浓度,增加硝化菌、反硝化菌等生长世代较长的微生物量,进而提高生物脱氮、除磷的效率,并且使一些难以常规生化处理的大分子物质得到有效降解。目前,膜生物反应器在污水处理行业中得到广泛应用。随着建设节约型社会的推进,水资源的重复利用率也越来越高,中水回用也得到了长足的发展。以超滤膜技术为核心的连续超滤技术,可提高优质的回用水资源。
2.4处理含油废水
随着我国城市化进程的不断加快,含油废水的排放量不断增多,对城市水资源造成了严重的污染,因此,有必要对含油废水进行处理。含油废水中主要含油分散油、浮油和乳化油,对于分散油和浮油的处理相对容易,对乳化油的处理却相对较难。然而运用超滤膜技术处理含油废水时,能够有效地使水和分子量较低的溶质透过,有效截留含油废水中的乳化油、BOD以及COD,有效实现含油废水的处理,降低含油废水对城市水资源的污染。
2.5处理电镀废水
电镀工业中用水量相对较大,产生的废水也相对较多。由于电镀工业的特殊性,其废水中往往含有大量的较强毒性的六价铬、铜、镍、镉、锌等重金属离以及子氰化物,对人体、动物以及农作物都有着严重的危害,因此,应当对电镀废水进行有效处理。电镀废水中的离子很难被微生物吸收,可生化性较小。采用铁氧化法进行电镀废水处理时,处理后的出水污泥含量较多,色感较差;采用电解法进行电镀废水处理时,投资及耗电量都相当大,成本相对较高。然而,采用超滤膜和反渗膜连用技术进行电镀废水处理时,能够有效去除电镀废水中的87%的总有机碳、99.8%的镍、95%的硝酸盐以及97%的导电率,有效降低渗透膜的污染,提高渗透膜30%~50%的通能量,对电镀废水进行有效处理,降低电镀废水对环境的污染。
三、超滤膜技术在水处理中的问题
超滤膜技术在水处理中的问题主要表现在以下几个方面:第一,膜污染的问题严重影响了超滤膜的应用。在膜的表面膜污染以及污染物质的沉积减少了膜的通量。超滤膜的污染主要包括:吸附污染、沉淀污染以及生物污染。在控制超滤膜污染中通常采取合理选用膜组件、进行膜面的预处理等方法。所以,为了能够延缓膜污染,就要不断提高超滤膜系统的处理能力,从而使得运行费用降低。第二,不管是压入式超滤膜还是浸入式的超滤膜都需要通过压力进行驱动。第三,缺乏成熟的膜技术以及其他技术联用的水处理方法,从而在一定程度上制约了膜技术的发展。第四,超滤膜技术在小规模农村饮用水的处理过程中,由于缺乏相关理论的支持,从而使得超滤膜技术在农村没有得到广泛的推广。
四、结束语
随着社会经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高,从而使得水行业面临着巨大的挑战。水行业所面临的挑战如下:第一,城市居民不断提高生活饮用水水质标准,并且对饮水中的污染物限值做出了严格的规定,对供水安全及供水品质提出新的要求。第二,生产以及生活排放的污染物较多,随着居民环境意识的提高及对生活环境的追求,污水排放标准不断提高,对现有的污水处理技术也提出了新的挑战。超滤膜技术以其优异的分离特性无论在提供优质安全的引用水方面,还是污水处理中水回用方面都有广阔的应用前景。
参考文献
[1]张安辉,游海平.超滤膜技术在水处理领域中的应用及前景[J].化工展,2010(S2):23-24.
[2]张艳,李圭白,陈杰.采用浸没式超滤膜技术处理东江水的中试研究[J].中国环境科学,2012,29(1):56-57.
[3]杨友强,陈中豪,李友明.超滤法处理造纸化机浆废水的研究[J].中国给水排水,2011(12):89-90.
[4]杨伟航.超滤膜技术在环境工程水处理中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(28).
超滤膜分离的基本原理范文
【关键词】:膜技术、超滤膜、给水
中图分类号:TU991.41文献标识码:A文章编号:
引言
20世纪初研发出混凝-沉淀-过滤-消毒的净水工艺,是第一代城市饮用水净化工艺,也称为常规处理工艺。由于水环境污染,在城市饮用水中发现了种类众多的对人体有毒害的微量有机污染物(如致癌、致畸、致突变物质等)和氯化消毒副产物,而第一代工艺又不能对其有效地去除和控制。在这个背景下研发出了第二代城市饮用水净化工艺,即在第一代工艺后面增加臭氧―颗粒活性炭处理工艺。第二代工艺使水中作为氯化消毒副产物前质的天然有机物和微量有机污染物得到有效去除,大大提高了饮用水的化学安全性。该工艺近年来也在我国的一些大型水厂和经济发展较快地区的水厂中得到应用。广州市自来水公司南洲水厂就是采用常规工艺加臭氧―活性炭处理工艺,出厂水质达到双标。为了适应原水水质的变化和满足不断提高供水水质的需求,以超滤为核心的组合工艺出现了,该工艺被称为第三代城市饮用水净化工艺。膜工艺能较彻底去除病毒、细菌等包括“两虫”在内的微生物,以及实现超低浊度(小于0.1NTU)的出水。应用超滤技术对常规工艺进行升级换代改造将是今后城市饮用水净化工艺的一个新选择。
一、国内水处理膜技术的发展
近年来,国内水处理膜技术进步也很快,在一些领域已达到世界先进水平。如天津膜天膜科技有限公司的PVDF中空纤维膜,上海斯纳普分离科技公司用于膜生物反应器的平板膜技术、上海佳尼特膜科技公司的系列反渗透膜技术、杭州天创净水设备公司的膜分离工艺、北京时代沃顿科技公司的复合反渗透膜技术、杭州洁弗膜技术有限公司的中空纤维膜技术等,代表了国内膜技术领域发展的最新水平,也将为石化等工业用水处理和废水的回用提供全方位的技术支撑。
在膜制备方面也已取得了重大突破,其中反渗透膜制备技术已达到世界先进水平。国产反渗透膜脱盐率已达到99.7%,国内市场占有率达到12%。我国在全球范围内首创了PVDF同质复合中空纤维膜技术,填补了国际空白,并成为饮用水深度处理的主流技术;攻克了热致相分离(TIPS)法制备聚偏氟乙烯中空纤维膜新工艺,突破了国外技术封锁,并将实现工业化生产。
二、超滤膜工艺的概述
膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质,在膜的一侧加以某种推动力时,原料侧组分选择性地透过膜,从而达到分离或提纯的目的。超滤法是用于截留水中分子量大于500,而直径为0.005~10μm的大分子和胶体,如细菌、病毒、淀粉、树胶、蛋白质、粘土和油漆色料等,因为这类液体在中等浓度时,渗透压很小,水和低分子量溶质则允许透过膜。超滤膜运行压力偏低,且保留了对人体有益的矿物质,自来水厂膜处理目前多采用超滤工艺。
超滤膜应用于自来水处理具有以下突出的优势:超滤膜的出水水质好,水质稳定,出水浊度几乎与原水水质无关,出水浊度通常低于0.1NTU;出水微生物安全性高,采用超滤可完全截留水体中的细菌、红虫、贾第虫和隐孢子虫等致病菌;消毒副产物生成量极低,超滤产水的化学安全性好;超滤前可不投加混凝剂,或者仅需投加少量的混凝剂,因此超滤产水无残余金属离子如铁、锰等超标问题;超滤工艺只用压力做推动力,因此分离装置简单,操作容易,易于自控和维修;超滤水厂供水规模灵活,仅需要增减超滤膜组件即可,适用于任何规模供水量的净化处理,并且改扩建容易;膜装置的标准化、模块化与相对集约化,使传统水厂的施工周期缩短,占地面积大为减少。
但超滤膜也有其一定的局限性,比如对氨氮等溶解性指标的去除能力不足;对工作环境的要求高必须放在有遮挡的地方,避免冰冻和直接阳光照射等。
三、膜技术在市政给水中的应用研究
1、江苏金坛自来水厂应用膜技术力让自来水能直饮,在自来水生产工艺过程中应用天津膜天膜的超滤技术,减少药物投放量,使水质更好,甚至达到可以直饮的程度,这样的技术已经被攻克,改善了金坛市市民的饮水安全问题,使市民都喝上清澈的直饮自来水.
2、西江原水超滤膜中试
中试基地位于佛山市三水区金本水厂内,试验系统包括混凝沉淀砂滤常规处理系统和超滤处理系统。常规段,进水流量13~15m3/h,混凝剂为PAC,投加量一般在45~160mg/L,沉淀池出水浊度在2NTU以下。西江原水经混凝沉淀后,分别进入三套超滤系统(浸没式真空抽吸系统两套,压力式超滤系统一套),对比试验不同超滤膜和不同超滤系统的净水效果,同时优化超滤系统的运行参数,考察超滤系统化学清洗方式和效果。
(1)、西江原水常规处理与超滤膜处理水质对比
①西江原水常规处理与超滤膜处理两种工艺的出水水质全分析表明:超滤系统出水浊度低于砂滤出水浊度,但两者除了浊度稍有区别之外,其它各项指标基本相同。
②由于超滤膜对胶体物质具有良好的截滤能力,其出水浊度通常在0.10NTU~0.14NTU之间,出水<2μm颗粒数在150个/mL以下;而常规处理工艺得出水浊度通常在0.2NTU~0.3NTU之间,出水<2μm颗粒数在1800个/mL以上。因此,超滤膜对浊度的去除较常规处理工艺占有优势。(研究表明当水中粒径大于2μ的颗粒数超过100个/mL时,水中存在贾第虫、隐孢子虫的几率很大。超滤系统出水中的颗粒数远远少于砂滤池出水中的颗粒数,超滤能够大大提高出水的微生物安全保障能力和水平。)
③由于砂滤池对溶解性有机物具有一定的去除能力,故常规处理工艺对氨氮的去除率略高于超滤膜处理工艺。
(2)、各超滤系统对比
①在金本水厂现场试验条件下,膜天膜浸没式超滤系统、美能压力式超滤系统、以及美能浸没式超滤系统出水浊度以及其它指标大致相当。其中膜天膜浸没式超滤系统出水浊度最小。
②膜天膜超滤系统出水中粒径小于2μm的颗粒数少于10个/mL,少于美能浸没式超滤系统和美能压力式超滤系统出水中的颗粒数。
③在金本水厂现场试验条件下,膜天膜浸没式超滤膜、美能压力式超滤膜和美能浸没式超滤膜和的产水量分别为1.2、1.73、0.8(m3/m2•h);产水率分别约为92.2%、98.5%、90%。
四、存在问题及解决对策
根据示范工程设计、建设和运行管理经验,总结了超滤膜技术在市政供水行业应用中存在的一些问题及解决对策。
1、超滤膜的制造成本目前还相对偏高,膜寿命短,使得超滤工艺的运行成本中折旧费较高,加大了自来水的生产成本,这成为超滤膜在市政自来水中大规模应用的瓶颈。
2、膜污染是超滤膜应用中最大的问题,需要针对原水水质优化超滤工艺的运行条件,完善超滤膜污染的控制方法,提高超滤系统的处理能力。
3、膜丝破损是超滤膜水厂保证供水水质所面对的另一个挑战,应设置先进的膜完整性在线监测和修复系统。
4、超滤膜系统的自动化程度较高,但一旦控制系统出现问题,整个膜系统就会陷于瘫痪,因此应设法提高超滤膜系统的稳定性和可靠性。
结论
超滤工艺在自来水厂运用已日渐成熟,并显示其在水处理应用方面独特的优越性,随着工业的进一步发展,膜分离技术将有更广阔的应用前景。
参考文献:
超滤膜分离的基本原理范文
关键词:超滤;羊肚菌;多糖
中图分类号:S646.2文献标识码:A文章编号:1672-979X(2008)11-0035-03
StudyonSeparationofExtracellularPolysaccharidefromMorchellabyUltrafiltration
LIWei1,WANGZhong-min2,GONGPing3,ZHAOYou-xi3,JIAJun-li4
(1.CollegeofFoodScience,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China;2.XinjiangUygurAutonomousRegionFoodandDrugAdministration,Urumqi830000,China;3.BiochemicalEngineeringCollegeofBeijingUnionUniversity,Beijing100023,China;4.XinjiangUygurAutonomousRegionInstituteforDrugControl,Urumqi830000,China)
Abstract:ObjectiveTostudytheoptimumconditionofconcentrationandpurificationofextracellularpolysaccharidefromMorchellabyultrafiltrationtechnology.MethodsWithretentionrateandmembranefluxasparameters,theoptimumultrafiltrationconditionwasdefinedbyinvestigatingthesizeofultrafiltrationmembrane,ultrafiltrationpressureandtemperature.ResultsTheoptimumultrafiltrationconditionforextracellularpolysaccharidefromMorchellawasasfollows:ultrafiltrationmembranewithamolecularcutoffof10×103,ultrafiltrationpressureof0.100MPaandtemperatureof20℃.ConclusionUnderthiscondition,theretentionrateofextracellularpolysaccharidefrommorchellacanbeupto95.72%.
Keywords:ultrafiltration;Morchella;polysaccharide
羊肚菌属子囊菌亚门(Ascomycotina)盘菌目(Peziaies)马鞍菌科(Helveliiaceae)羊肚菌属(Morchella),因其菌盖表面呈许多小凹坑,外观极似羊肚而得名,是珍贵的野生食药用真菌。本草纲目中对羊肚菌的记述是“甘寒无毒、益肠胃、化痰理气”[1-3]。现代药理研究表明,羊肚菌多糖是药用有效成分之一,有增强机体免疫力、抗疲劳、抗病毒、抑制肿瘤等诸多功效[4]。羊肚菌富含蛋白质、多糖、核酸以及多种微量元素和维生素。以羊肚菌为原料的保健品已得到美国FDA的许可。已有大量的研究分析羊肚菌中的多糖、蛋白质、核酸、生物碱、有机酸、甾醇、萜类及无机盐、维生素等活性物质,但对羊肚菌深层发酵提取胞外多糖的研究尚少。我们利用超滤技术研究确定了羊肚菌胞外多糖提取浓缩纯化的最佳条件,为进一步放大实验和工业化生产的优化和控制提供理论依据。
1材料
1.1菌种
黑脉羊肚菌As50536(中国农业微生物菌种保藏管理中心)。
1.2对照品
葡聚糖(相对分子质量500000,Sigma公司)。
1.3培养基
斜面种子培养基PDA:马铃薯20.0%,蔗糖1.5%,琼脂1.8%,水1000mL;液体发酵培养基PDGH:马铃薯20.0%,蛋白胨0.1%,葡萄糖2.0%,MgSO4・7H2O0.1%,KH2PO40.1%。
1.4试剂
乙醇、氢氧化钠、柠檬酸钠、无水硫酸钠、硫酸、苯酚、硫酸铜等均为分析纯。
1.5主要仪器
UV-1700紫外分光光度计(Shimadzu公司);3K15型离心机(Sigma公司);QL-901型旋转混匀器(海门其林贝尔仪器制造公司);THZ-D台式恒温摇床(太仓实验设备厂);RO(NF)-UF4010型实验室膜分离装置膜组件:截留相对分子质量分别为10×103,50×103,100×103;有效膜面积分别为0.1,0.1,0.4m2(上海东亚核级树脂公司);0.2μm微滤组件(天津膜天膜工程技术公司);HH-4数显恒温水浴锅(金坛宏华仪器厂)。
2方法
2.1羊肚菌培养
培养基常规灭菌。温度25℃、接种量10%、装量50mL/250mL三角瓶,加10粒玻璃珠pH7.5,转速180r/min,摇床培养3d。测量菌丝体密度,二层纱布过滤菌丝体,得羊肚菌发酵液。
2.2预处理及超滤方法
预处理粗提液除去杂质以减少对膜的污染[5,6]。用0.45μm微孔滤膜除去粗提液中的固形物,以避免超滤时固形物堵塞膜。
2.3超滤条件的优化
以截留率和膜通量为参数,超滤膜大小、超滤压力、超滤温度3项因素优选最佳超滤条件。
2.4乙醇沉淀
浓缩液加入3倍体积无水乙醇,-4℃冷藏。24h后5000r/min离心15min收集沉淀,重复数次,干燥,得粗多糖。
2.5Sevag法脱蛋白质
将粗多糖溶于适量水中制成多糖液,按5∶1的比例加入氯仿正丁醇溶液,置分液漏斗中振荡,分出上层糖液层,重复数次。浓缩多糖液,干燥得白色晶状脱蛋白质多糖。
2.6多糖含量的测定
培养基中夹带的淀粉、蔗糖等糖类物质的干扰会影响羊肚菌胞外多糖含量的测定,所以采用改进的ROBERTS铜方法测定羊肚菌胞外多糖[7-9]。用葡聚糖做标准曲线。
2.7膜通量与截留率计算方法
膜通量J=V/(A×t)
式中J:膜通量[mL・(cm2・min)-1];V:透过液体积(mL);A:膜的有效面积(cm2);t:操作时间(min)
截留率=(截留液中多糖体积×截留液中多糖浓度)/(料液中多糖体积×料液中多糖浓度)×100%。
3结果
3.1羊肚菌胞外多糖相对分子质量的分布
制取的多糖相对分子质量(Mr)分布一般范围较宽,从几千至几万不等。如果不确定所要分离的多糖Mr的大小,则需预选确定截留值[10]。本实验控制超滤压力0.100MPa,超滤温度20℃;将羊肚菌发酵液顺序用100×103,50×103,10×103超滤膜处理,分别测定各级截留液及10×103超滤膜透过液中羊肚菌胞外多糖的Mr,结果100×103以上占23%,(50~100)×103占25%,(10~50)×103占44%,<10×103占3%,损耗5%。
经测定,10×103超滤膜超滤所得截留液中羊肚菌胞外多糖高达92%。直观分析,100×103,50×103和10×103超滤膜截留液,10×103超滤膜透过液的颜色和浊度呈梯度递减,10×103透过液几乎澄清。因此,用10×103超滤膜可得到大部分羊肚菌活性多糖。因为连续使用3个膜组件超滤,多糖有5%的损耗。实验还表明,100×103与50×103超滤膜组件的超滤速度快于10×103的膜组件。
3.2超滤膜超滤参数比较
超滤膜截留Mr的选取应遵循下列标准:在基本保证截留率的条件下,使膜通量最大,才能保证超滤的效率。一般情况是,不同截留Mr的膜,其超滤通量随截留Mr的增加而增加,但多糖损失亦增加。100×103超滤膜通量虽大,但多糖截留率不高。因此,本实验控制超滤压力为0.100MPa,温度为20℃,比较10×103和50×103两种规格超滤膜组件的截留率和平均膜通量,结果见表1。
由表1可见,两种膜平均膜通量相差不大,但10×103超滤膜对多糖的截留率远远优于50×103的,几乎没有损失多糖。因此,截留Mr为10×103的超滤膜可作为较理想的超滤膜组件。
3.3超滤压力的选择
选择截留相对分子质量为10×103的RO(NF)-UF4010型超滤膜组件,控制超滤温度为20℃,调整滤膜出口端的限流阀控制超滤压力,将400mL发酵液浓缩为40mL。研究截留率、平均膜通量随超滤压力变化的情况,结果见表2。
由表2可见,平均膜通量随超滤压力的增加而增加,但增幅逐渐减少,并且随压力增加截留率相应降低。实验表明,尽管采用0.120MPa压力其初始通量较大,但随超滤时间延长,膜通量下降速度较快,逐渐接近0.100MPa压力下相应时间的膜通量。这是由于溶液中溶质与溶剂通过膜的速率不同,在膜界面溶质浓度大幅上升,出现浓差极化,降低了溶剂的通量[11],如果持续运行膜将被严重污染。而且,在0.120MPa压力下设备出现抖动现象,长时间运行会严重损坏。因此,实际操作时选用0.100MPa较为适宜。
3.4超滤温度的选择
选择截留Mr为10×103的RO(NF)-UF4010型超滤膜组件,控制超滤压力0.100MPa,调整恒温水浴槽温度控制超滤温度,将400mL发酵液浓缩为40mL。研究不同超滤温度下的截留率及膜通量,结果见表3。
由表3可见,这个组件的膜通量随超滤温度升高先增加后减少,截留率则随温度增加逐渐下降。究其原因,(1)多糖水溶液大多是胶体溶液,黏度大且组分Mr差别悬殊。温度升高提取液黏度下降,扩散系数和传质系数增大,相应会减少“浓差极化[12]”;但在较高温度下超滤膜会膨胀,膜孔径减小,膜通量反而减少。(2)温度升高加速了膜组成聚合物的微观布朗运动,增加了单位时间单位体积形成小孔的几率,从而造成截留率下降。而且温度过高会使多糖变性失活,故生物活性物质不能用升温来提高超滤速度。综合考虑,室温20℃为最佳超滤温度。
4讨论
实验证明,深层发酵技术具有易操作、菌丝体增生快、生产周期短、产量大等优点,以深层发酵菌丝体和发酵液为主要原料提取羊肚菌各种营养成分和活性成分,可明显降低成本,提高生产效率[13]。
采用超滤技术从羊肚菌发酵液浓缩制取多糖的报道少见。本方法不仅可以浓缩澄清多糖,还可分离发酵液中残余的培养基组分,包括糖、含氮物质、无机盐等。因此,采用超滤工艺进一步脱除截留液蛋白质后,可直接干燥获得粗多糖。采用合适的超滤膜能够有效的分离提纯大部分羊肚菌胞外多糖。
本研究表明,羊肚菌胞外多糖的最佳超滤条件是:截留Mr10×103的超滤膜,超滤压力0.100MPa,超滤温度20℃浓缩,截留率可达到95.72%。但由于设备和时间的影响,本文中的一些条件可进一步优化,这有待于进一步研究。
参考文献
[1]刘作喜,王永吉.羊肚菌栽培新技术与深层发酵技术[J].中国野生植物资源,1996,(4):29-33.
[2]张广伦,张卫明,李玉.羊肚菌的研究与利用[J].中国野生植物资源,1999,18(1):1-3.
[3]贾建会,徐宝梁,宋淑敏.羊肚菌发酵制品保健机理初探[J].食用菌,1996,18(4):40-42.
[4]孙晓明,张卫明,吴素玲.羊肚菌免疫调节作用研究[J].中国野生植物资源,2001,20(2):12-13.
[5]王厚廷,乔善义,杨明.超滤法提取六味地黄汤活性糖的工艺研究[J].药学学报,17(20):69-71.
[6]郑宗坤,许贤华,陈志行.超滤提取香菇多糖的研究[J].中国生化药物杂志,2000,21(2):73-75.
[7]何照范,张迪清.保健食品化学及其检测技术[M].北京:中国轻工业出版社,1998.
[8]沈向红.保健食品中粗多糖测定方法研究[J].实用预防医学,2001,12(8):65-66.
[9]宁正祥.食品成分分析手册[M].北京:中国轻工业出版社,1998.
[10]李亚娜,林永成,佘志刚.用超滤过程浓缩纯化羊栖菜粗多糖浸提液[J].化工进展,2004,23(11):12-43.
[11]张国俊,刘忠洲.膜过程中超滤膜污染机制的研究及其防治技术进展[J].膜科学与技术,2001,21(4):39-45.
-
工程款经济纠纷范例(3篇)
工程款经济纠纷范文篇1工程价款是建筑施工合同双方最关心的问题,这是因为,工程的价款是承发包双方经济利益的直接体现。也正因为此,工程款纠纷是工程建设过程中最为常见的一种..
-
红色故事读后感范例(3篇)
红色故事读后感范文近日,教育部办公厅印发了《关于开展“少年传承中华传统美德”系列教育活动的通知》,决定在全国组织开展“少年传承中华传统美德”系列教育活动。这是教育..
-
脑梗病人的护理措施范例(3篇)
脑梗病人的护理措施范文【关键词】康复训练肢体偏瘫脑梗塞护理脑梗塞是一种常见的脑血管疾病,且老年人是该病的高发人群。该病主要特点是呈突然起病,致残率非常高,虽然随着现..
-
高中校园突发事件应急预案范例(3篇
高中校园突发事件应急预案范文篇1[关键词]应急预案;校园安全;保障[中图分类号]X925[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2016)12-0183-02高等院校是国家培养社会主义现代化高素质..
-
数学教学辅导范例(3篇)
数学教学辅导范文篇1关键词:初中数学;课程辅导;目标;能力提升在新课程改革的现阶段初中教育当中,初中教育作为九年义务教育的末期阶段,在所有教育阶段过程中处于承上启下的关键点..
-
工程经济公式总结范例(3篇)
工程经济公式总结范文篇1[关键词]西部民族地区非公有制经济发展在“十七大”报告中,党提出了“促进国民经济又好又快发展”的战略。站在新的历史起点上,西部民族地区的非公有..
-
如何才能提高思维能力范例(3篇)
如何才能提高思维能力范文高中数学知识点中有非常多的抽象概念,比较难理解,如果运用类比思维进行这些内容的教学,会大大提高学习效率,也能使学生实现举一反三,更快地学会新知识...
-
护理安全知识范例(3篇)
护理安全知识范文护理安全是指在实施护理的全过程中,患者不发生法律和法定的规章制度允许范围以外的心理、机体结构或功能上的损害、障碍、缺陷或死亡。《医疗事故处理条例..
-
幼儿园大班下学期班级工作总结(
幼儿园大班下学期班级工作总结篇1在紧张与忙碌之中,又一个学期过去了,回顾整个学期,我们班老师都能认真遵守本园的规章制度,热爱幼儿,
-
拆迁工作总结(收集11篇)
拆迁工作总结篇1xx年,在县委、县政府的正确领导和关心支持下,xx乡党委政府坚持以重点工程项目建设为经济建设中心,突出工作重点,明确