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超滤膜分离技术处理古龙发酵液的膜污染探讨
浏览次数:40发布时间:2019-05-15 15:49:19 文章来源:
 超滤膜分离技术应用在维生素C中间体古龙酸发酵液的提纯具有重要意义,不仅可以提高古龙酸的收率和质量,还可以大大降低该行业的污水治理难度,创造较好的经济效益。而在超滤膜分离技术的过滤工艺中,超滤膜分离技术的污染是一个比较棘手的问题,如何找到一个适合的膜清洗工艺,维持膜通量的最大化,是超滤膜应用中的一项重要课题。本文主要针对该工艺超滤膜的污染和再生工艺进行研究,旨在找到一种既经济又有效的超滤膜清洗配方。
  处理古龙酸发酵液的超滤膜污染分析
  古龙酸发酵液的理化指标如下:pH7.0,残糖0.6mg/ml,古龙酸9.5%,菌体量7.0%。由于使用的超滤膜孔径截留分子量为30kDa,截留孔径比菌体小,菌体不会进入刮膜孔内,它对膜污染的影响主要是在膜面形成滤饼,阻塞膜面的通道口。小分子物质根据其溶解度可分为两类:古龙酸等溶解度较大的一类,基本不会造成膜污染;另一类如胶体、蛋白质等溶解度较小的物质,在膜表面有可能造成结垢性堵塞。残糖的成分较复杂,没有糖化完全的不溶性淀粉等是膜污染物的主要部分,它们有可能造成膜孔堵塞、孔内析出等。杂蛋白的情形与残糖类似。粘度和温度对发酵液粘度也有一定的影响,发酵液浓度较低时,温度对粘度的影响很小;但当发酵液浓缩到一定程度后,温度对粘度的影响较大。粘度的增大,将导致过滤通量的降低,这一点从微滤理论到实验都得到了证实;但是粘度对膜污染过程的加强,才是通量下降的根本原因。一方面,粘度增加,膜面流体剪切力降低,污染物更容易在膜面沉积;另一方面,透膜流体流动的阻力增大,膜面附近的透膜压差增加,对表面滤饼、凝胶层有较大的压实作用,导致膜污染加剧。
  微生物污染
  微生物包括细菌、藻类、真菌和病毒等。超滤膜分离技术系统受到微生物的污染后,管路和膜元件内大量微生物滋生,细菌代谢产物堵塞了膜孔,导致膜通量严重下降,严重时可能会造成超滤膜不可逆转的破坏。
  结垢污染
  结垢污染是超滤膜系统的主要污染原因之一。在超滤膜系统中析出的垢主要以碳酸钙为主,除碳酸盐以外,还包括硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶及部分氢氧化物等。
  胶体污染
  常见的胶体污染物有蛋白胶体、氢氧化铁、氢氧化铝、二氧化硅胶体等。古龙酸发酵液超滤系统的胶体污染一般是由于发酵液中大分子质量的有机物进入膜系统所导致的。
  膜用清洗剂
  化学清洗从本质上讲,是污染物与清洗剂之间的一个多项反应。
  化学清洗常用的清洗剂和杀菌剂,如阴离子表面活性剂、清洗助剂、螯合剂、蛋白酶、无机酸、有机酸以及NaOH等,都可用于膜组件的清洗。NaClO在化学清洗中既可以作为杀菌剂又可以作为氧化剂。作为杀菌剂用于防止微生物、细菌、有机物的污染。、柠檬酸柠檬酸作为酸性清洗剂可以去除无机污染,使用时要掌握适当的pH。柠檬酸化学名为2一羟基一1,2,3一丙三羧酸,由于分子中羟基和3个羧基的存在,是一种多配位基的配位体,可以和许多金属离子生成鳌合物,鳌合反应可逆进行。
  NaClO次氯酸钠是一种氧化性杀菌剂,对水中的微生物的杀生作用很强,并对水中的其他的还原性物质起氧化作用,可防止微生物、细菌、有机物的污染。【5】作用机理如下:
  NaClO+H2O→HClO+NaOH,HClO→H++ClO-。次氯酸比次氯酸根的杀菌效力要高100倍,而未解离的次氯酸的比例随pH的降低而增加。次氯酸根离子杀菌效果较弱,是因为它带有电荷,不易进入细胞膜,而次氯酸则可快速进入细胞膜而造成高毒性。因此,pH的高低对系统的杀菌效果起着非常重要的作用。
  清洗剂的筛选。
  超滤膜分离技术处理古龙酸发酵液,污染物成份复杂,使用单一的清洗剂清洗膜系统,效果并不十分理想,必须使用复配的清洗剂。从多方面考虑,我们选择了JSPC-2(表面活性剂、清洗助剂、有机螯和剂等)、十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、NaOH、EDTA、蛋白酶、柠檬酸(或硝酸、盐酸的混和物)、NaClO(或KMnO4)等分两步,分别进行碱洗、酸洗。试验所用试剂均为分析纯。
  试验装置
  使用仪器为:超滤试验装置、pH计、压力表等。
  试验步骤
  用试验装置继续浓缩古龙酸发酵液超滤10倍浓缩液,加速对试验超滤膜的污染;3.3.2用上述试剂分别配制碱性清洗剂、酸性清洗剂。
  试验结果

  经过大量的试验后,我们寻找到了适合古龙酸发酵液超滤膜系统清洗的碱洗、酸洗清洗剂配方以及适宜的清洗条件,并将之应用到生产中,起到了比较好的效果。

      经过本实验可以得出超滤膜分离设备污染能够有良好的解决方案,只要用正确的方法就能够取得良好的清洗效果。,而且还能够延长膜的寿命。