本文關(guān)鍵詞：水玻璃—聚乙烯醇復(fù)合膜的研制及其特性評價(jià)

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【摘要】：本文以資源豐富、成本低廉、綜合性能良好的水玻璃和聚乙烯醇為原料進(jìn)行研究,發(fā)展出一種能制備出超濾膜的先進(jìn)方法。采用該方法制備出的水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的孔徑尺寸達(dá)到超濾水平,適合于分離和濃縮蛋白質(zhì)或者其它大于其截留分子量的高分子化合物,尤其是能應(yīng)用于水處理。根據(jù)測試結(jié)果,不同的水玻璃:聚乙烯醇比以及不同操作方式能生產(chǎn)出具有不同純水通量和截留分子量的超濾膜,其中所制備的一種水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的純水通量為83.91-89.89L/(m2·h),截留分子量約在45000道爾頓,其機(jī)械強(qiáng)度等其它各種特性優(yōu)異。這在以水玻璃為基礎(chǔ)原料制備超濾膜方面實(shí)現(xiàn)了重要的突破。主要研究結(jié)果總結(jié)如下:(1)通過對水玻璃的稀釋比例、聚乙烯醇的濃度、水玻璃/聚乙烯醇的比例這三個(gè)因素對水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜成膜的影響結(jié)果分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明水玻璃稀釋比例在1:8、聚乙烯醇的濃度在5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、水玻璃/聚乙烯醇的比例1:1時(shí)的成膜效果較好。通過對不同溶液后處理制成的復(fù)合膜的純水通量和蛋清蛋白截留率的測定,結(jié)果表明無水乙醇處理后膜層變硬變厚,純水通量幾乎可以不計(jì),檸檬酸溶液處理后,膜的純水通量與純水比從99.56 L/(m2·h)升至145.61 L/(m2·h),但是蛋清蛋白截留率卻降低了一半。硫酸溶液和L-谷氨酸溶液處理后都能使膜的純水通量小幅下降,截留率增加,但是硫酸溶液處理后膜的蛋清蛋白截留率增幅更大,所以綜合純水通量和蛋清蛋白截留的值,選擇用2 mol/L硫酸溶液浸泡24 h處理方式。用水玻璃稀釋比例1:8,聚乙烯醇濃度5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),水玻璃/聚乙烯醇比例1:1,2 mol/L的硫酸溶液浸泡24h的后處理配方制成的復(fù)合膜的純水通量為86.90±2.99 L/(m2·h),蛋清蛋白截留率為87.84±1.04%。(2)通過對純水后處理和硫酸溶液后處理的水玻璃濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))5.4%、5.1%、4.8%的水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的截留性能,孔隙率,機(jī)械性能及表面形貌的表征的研究結(jié)果表明水玻璃質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,復(fù)合膜的純水通量也隨之減小,蛋清蛋白截留率增加,BSA截留率增加,胃蛋白酶截留率也增加。水玻璃濃度減小,純水處理的膜的孔隙率隨之升高,最大拉力隨水玻璃濃度減少而減小,抗拉強(qiáng)度隨水玻璃濃度減少而增加。在水玻璃濃度為5.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),復(fù)合膜的拉伸長度和伸長率明顯優(yōu)于水玻璃濃度5.4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))和4.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的膜。水玻璃濃度為5.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),硫酸處理的復(fù)合膜的純水通量有小幅下降,對BSA的截留率由53.23%變?yōu)?4.53%。硫酸處理后的復(fù)合膜的最大拉力、抗拉強(qiáng)度、拉伸長度和伸長率都有所增加,表明硫酸處理后的膜的機(jī)械強(qiáng)度更好,更有利于膜的利用。采用水玻璃濃度為5.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),經(jīng)過2 mol/L H2SO4溶液浸泡24h后處理形成的膜,膜的純水通量為86.90±2.99 L/(m2·h),蛋清蛋白截留率在87.84±1.04%,經(jīng)推斷其截留分子量可能約在45000 Da,由胃蛋白酶截留率81.21±3.01%和BSA截留率94.53%可以驗(yàn)證�？紫堵�28.39%,最大拉力2.13 N,抗拉強(qiáng)度1.93MPa,拉伸長度156.5 mm,伸長率314.6%。(3)在膜的適應(yīng)性試驗(yàn)中,通過單因素實(shí)驗(yàn)研究了過濾壓力、提取液pH值、過濾時(shí)間對復(fù)合膜過濾大豆蛋白提取液的水通量的影響。通過對過濾壓力、提取液pH值和過濾時(shí)間等提取條件的優(yōu)化,確定最優(yōu)化提取和過濾大豆蛋白液的實(shí)驗(yàn)條件組合為過濾壓力負(fù)壓0.1 MPa、提取液pH值10.0和過濾時(shí)間20 min,在此條件下膜的通量平均值為78.63 L/(m2·h)。該條件下制備的大豆?jié)饪s蛋白的蛋白質(zhì)含量在89.12±0.39%,蛋白質(zhì)回收率在92.5%左右。制備的SPC的氮溶解指數(shù)NSI為86.45±0.26%,吸油率3.32±0.09 g/g,持水率5.67±0.12 g/g。用0.05 mol/L NaOH溶液清洗受污染膜,使膜的純水通量恢復(fù)率達(dá)到90.16%。表明本文制作的水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜能很好的應(yīng)用于大豆蛋白的濃縮。
【關(guān)鍵詞】：水玻璃 聚乙烯醇 復(fù)合膜 大豆?jié)饪s蛋白
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 前言12-14
• 第1章 文獻(xiàn)綜述14-26
• 1.1 膜分離技術(shù)14-19
• 1.1.1 膜分離技術(shù)的概述14
• 1.1.2 膜的分類14-17
• 1.1.3 超濾膜的制備方法17-19
• 1.2 二氧化硅有機(jī)復(fù)合膜的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.1 二氧化硅膜的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.2 聚乙烯醇膜的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 二氧化硅有機(jī)復(fù)合膜的研究現(xiàn)狀21
• 1.3 超濾膜在食品工業(yè)中的應(yīng)用21-24
• 1.3.1 超濾膜應(yīng)用于食品工業(yè)的優(yōu)點(diǎn)22
• 1.3.2 在蛋白質(zhì)工業(yè)中的應(yīng)用22
• 1.3.3 在乳品工業(yè)中的應(yīng)用22-23
• 1.3.4 在飲料工業(yè)中的應(yīng)用23
• 1.3.5 在飲用水生產(chǎn)中的應(yīng)用23
• 1.3.6 在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用23-24
• 1.4 課題的研究意義及研究內(nèi)容24-26
• 1.4.1 課題的研究意義24
• 1.4.2 課題的研究內(nèi)容24-26
• 第2章 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜的制備26-38
• 2.1 材料與設(shè)備26-27
• 2.1.1 試驗(yàn)材料與試劑26-27
• 2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備27
• 2.2 試驗(yàn)方法27-29
• 2.2.1 水玻璃和聚乙烯醇溶液的配置方法27
• 2.2.2 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜成膜的基本方法27
• 2.2.3 溶膠檢驗(yàn)方法27
• 2.2.4 pH測定方法27
• 2.2.5 復(fù)合膜純水通量的測定27-28
• 2.2.6 復(fù)合膜對蛋清蛋白質(zhì)截留率的測定28
• 2.2.7 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜成膜配方的單因素試驗(yàn)28-29
• 2.3 結(jié)果與分析29-36
• 2.3.1 水玻璃稀釋比例對形成溶膠及平板膜的影響29-32
• 2.3.2 聚乙烯醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)對形成溶膠及平板膜的影響32-33
• 2.3.3 水玻璃/聚乙烯醇比例對形成溶膠及平板膜的影響33-35
• 2.3.4 不同后處理方式對水玻璃/聚乙烯醇平板膜的影響35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第3章 水玻璃/聚乙烯醇復(fù)合膜配方的深入試驗(yàn)及其性能評價(jià)38-48
• 3.1 材料與設(shè)備38-39
• 3.1.1 試驗(yàn)材料與試劑38
• 3.1.2 試驗(yàn)設(shè)備38-39
• 3.2 試驗(yàn)方法39-40
• 3.2.1 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜制備39
• 3.2.2 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜純水通量的測定39
• 3.2.3 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜蛋清蛋白截留率的測定39
• 3.2.4 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜牛血清白蛋白截留率的測定39
• 3.2.5 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜胃蛋白酶截留率的測定39-40
• 3.2.6 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜膜孔隙率的測定40
• 3.2.7 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜機(jī)械性能的測定40
• 3.2.8 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜表面結(jié)構(gòu)表征40
• 3.3 結(jié)果與分析40-45
• 3.3.1 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜純水通量40-41
• 3.3.2 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜蛋清蛋白截留率41-42
• 3.3.3 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜牛血清白蛋白截留率42
• 3.3.4 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜胃蛋白酶截留率42-43
• 3.3.5 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜孔隙率43
• 3.3.6 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜機(jī)械性能43-45
• 3.3.7 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜表面結(jié)構(gòu)表征45
• 3.4 本章小結(jié)45-48
• 第4章 水玻璃-聚乙烯醇復(fù)合膜對大豆蛋白的濃縮效果48-60
• 4.1 材料與設(shè)備48-49
• 4.1.1 試驗(yàn)材料與試劑48-49
• 4.1.2 試驗(yàn)儀器49
• 4.2 試驗(yàn)方法49-52
• 4.2.1 工藝流程49
• 4.2.2 大豆蛋白提取液的制備49
• 4.2.3 超濾制備大豆?jié)饪s蛋白的單因素試驗(yàn)49-50
• 4.2.4 正交試驗(yàn)50
• 4.2.5 大豆?jié)饪s蛋白測定方法50-51
• 4.2.6 膜通量測定51
• 4.2.7 大豆?jié)饪s蛋白的回收率51
• 4.2.8 復(fù)合膜的膜通量恢復(fù)率51-52
• 4.2.9 數(shù)據(jù)分析52
• 4.3 結(jié)果與分析52-58
• 4.3.1 過濾壓力對膜通量的影響52-53
• 4.3.2 提取液pH值對膜通量的影響53
• 4.3.3 過濾時(shí)間對膜通量的影響53-54
• 4.3.4 濃縮大豆蛋白提取液的最佳工藝確定54-55
• 4.3.5 大豆?jié)饪s蛋白的制備55-56
• 4.3.6 大豆?jié)饪s蛋白的主要成分56
• 4.3.7 大豆?jié)饪s蛋白的溶解性56
• 4.3.8 大豆?jié)饪s蛋白的吸油率和持水率56-58
• 4.3.9 復(fù)合膜的純水通量恢復(fù)率58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第5章 結(jié)論60-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的文章72

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本文編號：739563