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對(duì)新型陶瓷膜材料的研究,目前主要集中在2方面。人工合成陶瓷膜材料:主要有碳化硅、莫來石、堇青石、石墨烯和陶瓷纖維等。天然陶瓷膜材料:主要有天然沸石、粉煤灰、高嶺土和凹凸棒土等。人工合成陶瓷膜材料:
碳化硅具有強(qiáng)度高、導(dǎo)熱率高、耐腐蝕和防氧化等優(yōu)點(diǎn),在苛刻的條件下可以保持良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,并且價(jià)格低廉,是開發(fā)陶瓷膜材料的選擇之一。SiC陶瓷膜制備方法主要有擠出成型法和流延成型法。
擠出成型法是以SiC為骨料,制成管狀碳化硅支撐體,平均孔徑為2.43μm,孔隙率為43.4%,氣體通量達(dá)到788.2m3/m2.h.bar,抗彎強(qiáng)度達(dá)到22.8MPa。
流延成型工藝制備復(fù)合碳化硅陶瓷過濾膜,在1300℃燒結(jié)下制備出結(jié)構(gòu)均勻、表面平整、孔徑范圍在4.017~11.916μm的碳化硅陶瓷膜。
陶瓷膜作為一種新型的分離技術(shù)以其獨(dú)特的分離優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于發(fā)酵液的過濾處理,去除發(fā)酵液中的菌絲體、代謝產(chǎn)物、細(xì)菌碎片等大分子物質(zhì),其工藝具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):分離精度高,透過液澄清透明,大大減輕后續(xù)提取精制工藝的成本和負(fù)荷。有效防止產(chǎn)物變性失活,提高了目標(biāo)產(chǎn)物的收率。無需額外助慮劑,同時(shí)從發(fā)酵液中回收的蛋白還可回收作為飼或肥料料。廢水排放量及COD 顯著降低,促進(jìn)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。操作簡(jiǎn)單可靠,大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
經(jīng)熱處理分離的乳清廢水,還含有少量低分子量蛋白,采用超濾膜過濾設(shè)備將其分離出來。實(shí)驗(yàn)分別選擇了2000和5000分子量的超濾膜分離對(duì)乳清廢水中的蛋白作截留實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示:膜分子量在2000、5000時(shí)截留率分別為85%及50%。實(shí)驗(yàn)選擇了2000分子量的超濾膜,它可以截留80%以上的乳清蛋白,達(dá)到了截留目的。當(dāng)截留液濃度達(dá)到8%~10%時(shí),可以進(jìn)行干燥處理。
膜濃縮設(shè)備應(yīng)用于啤酒過濾目的是:
(1)除去混濁懸浮物,主要是酒花樹脂、單寧和蛋白質(zhì)等。
(2)除去酵母菌和乳酸菌等微生物。
(3)口味的改善和透明度的提高。
目前,國(guó)內(nèi)啤酒廠的生啤過濾工藝多是在硅藻土過濾或板框過濾之后,先采用孔徑為1μm的濾芯,再通過孔徑為0.22μm或0.45μm的膜復(fù)合濾芯(一般采用耐酸堿的聚偏氟乙烯微濾膜、聚砜類膜或耐強(qiáng)堿的尼龍膜,也可以是纖維素類膜等)。由于采用兩層不同孔徑的膜復(fù)合而成的濾芯,其外層膜可濾去顆粒較大的膠體及酵母菌,減輕后層膜的負(fù)擔(dān),從而提高了啤酒過濾的質(zhì)量和數(shù)量。