超滤过程中浓差极化及膜污染的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 谢梓峰 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 万印华 |
| 关键词 | 超滤 浓差极化 膜污染 牛血清白蛋白 食醋 |
| 其他题名 | Study on Concentration Polarization and Membrane Fouling during Ultrafiltration Processes |
| 学位专业 | 生物化工 |
| 中文摘要 | 超滤技术由于其高效快速、操作简便、低能耗、无污染等优点，近年来在多个领域展现出广泛的应用价值。浓差极化和膜污染是超滤过程中固有的客观现象，而浓差极化又是诱导膜污染的主要成因之一，两者会导致膜通量下降，清洗周期缩短，使用寿命降低等问题，制约了膜技术的广泛应用。因而需要对超滤过程中浓差极化和膜污染进行充分的研究，以期为控制和强化超滤过程，探寻膜污染控制新思路和新方法提供借鉴。 基于上述目的，本文尝试选择适当的模型和体系，建立起浓差极化和膜污染性质与操作条件之间的关联。由于浓差极化是导致膜污染的主要因素之一，本文首先以BSA为模型蛋白质，选取Film 模型、浓差极化渗透压模型及Ghosh提出的膜阻理论，对浓差极化层内的相关特性进行了较为深入的研究，考察了不同的操作条件对浓差极化层内的浓度分布、扩散系数、极化层厚度等特性参数的影响；在此基础上，采用食醋这一实际体系进行了超滤过程中的膜污染研究，应用连续阻力模型，考察了不同操作参数对膜污染及其分布的影响。主要研究结果如下： （1）当浓差极化层进入线性上升期后，其厚度基本保持稳定，不会随时间产生明显变化。透过液通量对于浓差极化层性质影响较大，对于初始浓度为0.5g/L的BSA溶液，随着透过液通量从3.687×10-6 m3•m-2•s-1增加到14.748×10-6 m3•m-2•s-1，膜面蛋白质浓度从103 g/L增加到525 g/L，扩散系数呈相同变化趋势，极化层平均厚度从94μm降至28μm,降低了66μm；初始料液蛋白质浓度的增加对膜面蛋白质浓度影响较大， 但随着反向扩散系数的增大，极化层平均厚度则基本没有变化；溶液离子强度的增加会增强对蛋白质分子的电荷屏蔽作用，导致膜面蛋白质浓度的少量增加，极化层厚度也略有变化。三种因素对浓差极化层性质总体影响的顺序为：透过液通量＞初始料液蛋白质浓度＞蛋白质溶液离子强度。 （2）由串联阻力模型得到的各部分膜阻对总膜阻的贡献情况可知，在食醋超滤过程总膜阻中，浓差极化层阻力和滤饼层阻力为主要影响因素，占到了总膜阻的60%以上，而由于膜孔堵塞所造成的阻力增加基本可以忽略；搅拌速率的变化对于浓差极化层以及膜污染的影响较为显著，搅拌速率的增加导致跨膜压力的增加速率逐渐降低， 浓差极化现象以及膜污染可得到有效控制；温度的变化对于超滤过程中浓差极化层以及膜污染也有一定的影响，随着温度的增加，醋酸分子与食醋中大分子的结合情况改变，截留率也相应增加；对于相同材质的膜，孔径的大小直接影响了跨膜压力的变化情况以及膜的截留性能，随着孔径的减小，跨膜压力增加、截留率升高；对于相同结构的膜，不同的膜材质会对膜的跨膜压力、截留率等超滤性质有一定影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-16 |
| 页码 | 78 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1296]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 谢梓峰. 超滤过程中浓差极化及膜污染的研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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