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拧橡果胶超滤时极限透过率研究

来源：花匠小妙招时间：2025-06-13 20:11

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1、第21卷第2期南京林业大学学报Vol.21No.21997年6月]ournalofNanjingForestryUniversity]un.1997拧橡果胶超滤时极限透过率研究·江华余文琳(南京林业大学化学工程学院南京210037)摘要研究了拧橡果胶超滤时极限透过率规律。结果表明，拧橡果胶超滤时，出现极限透过率的原因在于膜表面上形成的果胶凝胶层，可用Michaelsì疑胶层数学模型来关联极限透过率大小;此时凝胶浓度Cg二20.70g/L，它与膜面附近流体揣动程度及膜选择无关。当果胶溶液浓度一定时，J!;m∞ω045，因此

2、，膜面附近流体揣动程度增大，极限透过率随之增大。并确定相应的传质系数关联式。关键词拧橡果胶;超滤;1疑胶层;极限透过率中图分类号TQ351.01超滤(Ultrafiltration)是以压力差为推动力的分子水平分离过程，它主要应用于大分子溶液的浓缩、分级和提纯。研究具体物质超滤时极限透过率Climitingf]ux)是优化超滤过程关键。笔者应用超滤过程数学模型，研究拧橡果胶超滤时极限透过率规律。1数学模型关于超滤技术，已建立了多种描述超滤透过率的数学模型，其中应用最广的为Michaels提出的凝胶层模型[1]。大分子溶液

3、超滤时，溶剂透过膜，而部分大分子溶质在膜面上积累，结果，膜面与主体溶液之间形成浓度梯度，这种现象称为浓差极化(ConcentrationPolarization)现象，当膜面溶质浓度达到凝胶化浓度时，溶质在膜面形成凝胶层，在稳定状态下，可表示为J!;m二KlI127(1)2式中:J!;m极限透过率(L/m•h);Cg~f疑胶层浓度(g/L);C主体溶液浓度(g/L);2K一一传质系数(L/m•h)。口一推动力超滤透过率可用一般的速率方任式表不，J在率-一一一一，纯水超滤时，纯水透过率与压力之间的关一阻力系为•收稿日期19

4、96-12-14修改稿收到日期1997一04-23第一作者简介:江华，男，南京林业大学化学工程学院训师。321997年总第72期江华等:拧橡果胶超滤时极限透过率研究J二-6.P(2)R川式中:J一一透过率(L/m2•h);6.P~膜面两侧压力差(Pa)(下面简称压力);R川一一膜阻(N•h/L)。大分子溶液超滤时，若膜面形成凝胶层，此时式(2)写成JAP(3)lim一尺n+Rg2式中:J!;m一一极限透过率(L/m•h);6.P~压力(Pa);R川、Rg分别为膜、凝胶层阻力(N.h/L)。一般情况下，Rg∞APC2，3]

5、，因此，式(3)可表示成JAP(4)!;mR川+α.6.P或芒二RIIi+α•6.P(5)式中:α一一比例常数。2材料与方法2.1材料YM(5)超滤膜AmiconCorp.(U.S.A);XHPOO)超滤膜上海瑞丽分离仪器厂;带搅拌超滤器080mL)自制;数字测速表(Victor,DT6232)江苏省科学仪器公司;拧橡果胶(CitrusPectin)Sigma化学公司。2.2方法室温下，用氯气作加压气体，在180mL带搅拌超滤器中，对一定浓度果胶溶液进行超滤，同时通过一个4L溶剂贮罐不断补充溶剂。超滤膜使用前后，均用蒸馆

6、水洗清膜面。3结果与讨论3.1形成极限透过率的原因用YM(5)膜对浓度分别为6.0、3.1g/L的果胶溶液在搅拌速度ω二700r/min和ω二300r/min下进行超滤试验，结果如图1所示。结果表明，只有压力较低时，透过率才与压力成直线关系，当压力6.P增加到一定程度后，压力的增加对透过率几乎没有影响，通常将这种透过率称为极限透过率，用J!;m表示。根据式(日，用最小二乘法对图1进行线性6.P表1极限透过率与压力关系回归，可得相应的~6.P关联式(表1)。从J!;mTable1Limitingf1uxvspressure

7、表1可知:平均膜阻此n二3.93N•h/L，凝胶层/::"PCb/g.L-1Iω/r•min-王一二R川+α/::"P阻力RgOC6.P，且原料液浓度越高，搅拌速度越lim/::"P低，6.P对Rg影响越显著;反之，6.P对Rg影响6.0700r一二4.10+0.0360/::"Plim较小;这说明膜面形成果胶凝胶层后，压力进一/::"P6.0300士一二3.98+0.0566/::"P步增加，使凝胶层阻力加大，结果抵消了外加压lim/::"P力的增加，因此，压力的增加并没有引起透过率3.1700士一二3.82+0.02

8、28/::"Plim明显增大。可见，果胶超滤时，凝胶层的形成是/::"P3.1300士一二3.86+0.0320/::"Plim引起极限透过率的主要原因。33尽占业、、A丘，南林大"'i'才二t~第21卷第2期40-EPE--302门飞，~刀吧10OO98196294392490588IFJJikPa图1透过率与压力

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