本文關(guān)鍵詞：親水納濾膜的制備及其對(duì)賴氨酸發(fā)酵液的濃縮性能研究

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【摘要】：生物發(fā)酵工業(yè)以生物質(zhì)資源利用率高、環(huán)境友好的特性成為未來(lái)化工的重要發(fā)展方向。賴氨酸是一種重要的發(fā)酵產(chǎn)品,屬必需氨基酸中最重要的一種,其產(chǎn)量約占氨基酸發(fā)酵產(chǎn)量的30%。賴氨酸發(fā)酵液的主要成分是水,因此賴氨酸分離的核心是水中產(chǎn)品的分離,傳統(tǒng)賴氨酸的分離方法--離子交換法存在原輔材料消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn),膜分離技術(shù)可很好的解決傳統(tǒng)分離方法中存在的問(wèn)題。納濾分離以操作壓力低、可截留相對(duì)分子量在150左右的小分子物質(zhì)而應(yīng)用到賴氨酸的分離研究中。目前,關(guān)于賴氨酸的納濾分離研究主要集中在有機(jī)高分子膜,但高分子膜材料存在易溶脹、強(qiáng)度低、生物耐受性差等缺點(diǎn)。而無(wú)機(jī)膜則具有不溶脹、機(jī)械強(qiáng)度高、生物耐受性好、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。將親水性晶態(tài)多孔材料在無(wú)機(jī)載體上制備成膜不僅可以使其具有無(wú)機(jī)膜的優(yōu)點(diǎn),還可以更大程度的發(fā)揮多孔材料的性能。本文首先采用了晶種法制備NaA分子篩膜。采用浸涂法--500 nm晶種、0.5 wt.%晶種液涂晶,在80℃下,考察了晶化時(shí)間2 h、3 h、4 h成膜的性能,對(duì)膜的形貌與分離性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:隨著晶化時(shí)間增加,膜層致密度增大,使得對(duì)賴氨酸的截留率逐漸增大,在4 h時(shí)達(dá)到最優(yōu)為79%;同時(shí)膜層厚度由1.4μm增至3.4μm,使得滲透阻力增大,導(dǎo)致滲透通量有所降低,4 h時(shí)為4.1 L/(m2·h)。然后采用原位法制備NaA分子篩膜,在60℃,12 h、18 h、24 h條件下,考察了晶化一次和晶化兩次成膜的性能,對(duì)膜的形貌與分離性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:晶化兩次后,晶體間的共生性增強(qiáng),同時(shí)填補(bǔ)了一次成膜時(shí)的缺陷,膜層的致密度得到了提高,使得對(duì)賴氨酸的截留率增加,12 h晶化兩次時(shí)即可得到較高的截留率為86.6%,但同時(shí)膜厚度由2μm增至3.8μm,使得滲透阻力增大,導(dǎo)致滲透通量有所降低,晶化兩次后為6.3 L/(m2·h);18 h晶化兩次得到膜的截留率與12 h接近,24 h時(shí)晶化兩次的膜層過(guò)于致密溶液無(wú)法透過(guò)。原位法兩次制備膜的分離性能要優(yōu)于晶種法制備的膜,主要是由于原位一次成膜時(shí),合成液晶化填充了載體的部分孔道,二次合成后,載體表面形成了兩層分子篩膜,對(duì)賴氨酸起到了多級(jí)篩分的作用,截留率增大;同時(shí),由于各層膜排布不緊密,使得滲透通量上升。最后采用原位法制備UIO-66膜,采用原位溶劑熱法,在120℃下,考察了晶化時(shí)間24 h、48 h、72 h成膜的性能,對(duì)膜的形貌與分離性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:隨著晶化時(shí)間增加,膜層晶體的堆積密度增大,使得對(duì)賴氨酸的截留率逐漸增大,在3 d時(shí)達(dá)到最優(yōu)為65%,但膜層晶體間的共生性差、產(chǎn)生了許多缺陷,使得截留率較低;膜層厚度由0.5μm增加至1.4μm,使得滲透阻力增大,導(dǎo)致滲透通量有所降低,3 d時(shí)為4.2 L/(m2·h)。
【關(guān)鍵詞】：沸石分子篩膜 金屬有機(jī)骨架膜 賴氨酸 納濾分離
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ922.3;TQ051.893
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-33
• 1.1 引言11
• 1.2 NaA分子篩膜概述11-21
• 1.2.1 分子篩概述11-13
• 1.2.2 NaA分子篩概述13-15
• 1.2.3 NaA分子篩膜的合成方法15-19
• 1.2.4 NaA分子篩膜制備的影響因素19-20
• 1.2.5 NaA分子篩膜的表征20-21
• 1.3 金屬有機(jī)骨架材料膜概述21-27
• 1.3.1 金屬有機(jī)骨架化合物簡(jiǎn)介21-23
• 1.3.2 UIO-66材料概述23-25
• 1.3.3 金屬有機(jī)骨架膜的合成方法25-27
• 1.3.4 金屬有機(jī)骨架膜的表征27
• 1.4 賴氨酸分離概述27-31
• 1.4.1 賴氨酸簡(jiǎn)介27-29
• 1.4.2 賴氨酸的工業(yè)分離方法29
• 1.4.3 賴氨酸的納濾分離研究現(xiàn)狀29-31
• 1.5 選題背景及研究?jī)?nèi)容31-33
• 第二章 NaA分子篩膜的制備與納濾分離33-61
• 2.1 引言33-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-43
• 2.2.1 主要試劑及材料34-35
• 2.2.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備35-36
• 2.2.3 載體的預(yù)處理36
• 2.2.4 晶種法制備NaA分子篩膜36-40
• 2.2.5 原位法制備NaA分子篩膜40-41
• 2.2.6 NaA分子篩膜的納濾測(cè)試41-43
• 2.3 結(jié)果與討論43-59
• 2.3.1 NaA分子篩晶種的制備與表征43-44
• 2.3.2 載體的涂晶與表征44-46
• 2.3.3 NaA分子篩的制備與表征46-48
• 2.3.4 晶種法制備NaA分子篩膜與表征48-49
• 2.3.5 原位法制備NaA分子篩膜與表征49-54
• 2.3.6 膜層的氣體滲透及過(guò)濾性能表征54-59
• 2.4 本章小結(jié)59-61
• 第三章 UIO-66金屬有機(jī)骨架膜的制備與納濾分離61-73
• 3.1 引言61-63
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分63-65
• 3.2.1 主要試劑及材料63
• 3.2.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備63-64
• 3.2.3 載體預(yù)處理64
• 3.2.4 UIO-66晶體的合成與表征64-65
• 3.2.5 UIO-66膜的合成與表征65
• 3.2.6 UIO-66膜的納濾測(cè)試65
• 3.3 結(jié)果與討論65-72
• 3.3.1 UIO-66晶體的制備與表征65-67
• 3.3.2 UIO-66膜的制備與表征67-70
• 3.3.3 膜層的氣體滲透及過(guò)濾性能表征70-72
• 3.4 本章小結(jié)72-73
• 第四章 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-85
• 致謝85-87
• 碩士期間發(fā)表的論文87

【相似文獻(xiàn)】

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8 徐文e，

本文編號(hào)：761573