膜科学与技术

陶瓷膜微滤有机溶液的滤饼阻力影响因素研究

作者：宋继田，史慧言，杨扬，蔡开街，高泽康，刘旭

单位： 1.天津科技大学机械工程学院，天津 300222；2.天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室，天津 300222；3.天津樱桃谷农业科技发展有限公司，天津 300000；4.珠海市格力电器股份有限公司，广东省珠海市 519070

关键词：微滤；蛋白质；酵母；滤饼阻力；响应面优化

出版年,卷(期):页码： 2023,43(2):104-111

摘要：

选用蛋白和酵母配制有机溶液，在错流过滤装置中进行陶瓷膜微滤实验以研究不同操作参数对滤饼阻力的影响，且运用响应面优化法考查各因素之间相互作用。结果表明，滤饼阻力随各参数变化产生正相关或负相关的关联，经过响应面优化，得出目前装置条件下使得滤饼阻力最佳的工艺条件为：透膜压差为0.067MPa、切向流速为3.974m/s、料液浓度为1.159g/L、料液温度为38℃，在此条件下预测滤饼阻力为（3.908E+12）（1/m）。综合表明：透膜压差和料液浓度对滤饼阻力影响较大，切向流速次之，料液温度影响较小。

In the study, organic solutions were prepared with protein and yeast, and ceramic membrane microfiltration experiments were conducted in a staggered flow filtration device to investigate the effects of different operating parameters on the cake resistance. The results showed that the filter cake resistance was positively or negatively correlated with the variation of each parameter, and after response surface optimization, the process conditions that make the best filter cake resistance under the current device conditions are: 0.067 MPa permeate differential pressure, 3.974 m/s tangential flow rate, 1.159 g/L feed liquid concentration, and 38 °C feed liquid temperature, under which the predicted filter cake resistance was 3.908 E+12 (1/m). It is shown that: the pressure difference of permeable membrane and liquid concentration have more influence on the filter cake resistance, followed by the tangential flow rate, and the liquid temperature has less influence.

宋继田（1967-），男，吉林德惠人，教授，研究生，博士，主要从事蒸发与结晶技术及装备、新型高效食品机械设备开发等方向研究，E-mail：shehgf@qq.com

参考文献：

[1]Li C，Sun W，Lu Z，et al．Ceramic nanocomposite membranes and membrane fouling：A review[J]．Water Research，2020，175：115674．
[2]Kim M，Sankararao B，Lee S，et al．Prediction and Identification of Membrane Fouling Mechanism in a Membrane Bioreactor Using a Combined Mechanistic Model[J]．Industrial & Engineering Chemistry Research，2013，52(48)：17198-17205．
[3]王睿，何锡辉．陶瓷膜微滤集成技术处理电镀废水的研究[J]．现代化工，2016，8：4．
[4]龚之宝，孙伟振，李朋洲，等．无机膜分离技术及其研究进展[J]．应用化工，2019，48(8)：1985-1989．
[5]Sabia G，Ferraris M，Spagni A．Model-based analysis of the effect of different operating conditions on fouling mechanisms in a membrane bioreactor[J]．Environmental Science & Pollution Research，2016，23：1598-1609．
[6]Haribabu M，Dunstn D E，Martin G J O，et al．Simulating the ultrafiltration of whey proteins isolate using a mixture model[J]．Journal of Membrane Science，2020，35(8)：118-138．
[7]Guo W，Ngo H H，Li J．A mini-review on membrane fouling[J]．Bioresource Technology，2012，122：27-34．
[8]扈阳，林亚凯，唐元晖，等．反应沉淀微滤耦合工艺在水处理中的应用研究进展[J]．膜科学与技术，2020，40(4)：126-131．
[9]Gryta M，Tomczak W．Microfiltration of post-fermentation broth with backflushing membrane cleaning[J]．Chemical Papers Slovak Academy of Sciences，2015，69(4)：544-552．
[10]Nazir A，Khan K，Maan A，et al．Membrane separation technology for the recovery of nutraceuticals from food industrial streams[J]．Trends in Food Science & Technology，2019，13(2)：16-31．
[11]Guo Y，Li T Y，Xiao K，et al．Key foulants and their interactive effect in organic fouling of nanofiltration membranes[J]．Journal of Membrane Science，2020，53(42)：15-23．
[12]杜江辉，蔡雨嫣，雷泽宇，等．草鱼养殖模拟废水正渗透处理工艺参数优化及膜污染特征研究[J]．膜科学与技术，2021，41(05)：121-129．
[13]陈雁雁，赵雅兰，张淑香，等．Box-Behnken响应面法优化柴胡多糖的超声提取工艺[J]．化学工程师，2022，36(2)：71-75+81．
[14]张婷婷，许柯，任洪强，等．纳滤膜深度处理维C制药废水的响应面法优化[J]．膜科学与技术，2014，34(5)：89-95．
[15]徐丽梅，陈炼红．响应面复合酶法提取紫薯多糖及抗氧化活性研究[J]．中国调味品，2022，47(4)：190-197．
[16]王磊，王旭东，刘莹，等．臭氧预氧化对城市二级处理水中残留有机物分子量分布的影响及超滤膜阻力变化分析[J]．膜科学与技术，2006，26(2)：27-31．

服务与反馈：

【文章下载】【加入收藏】

《膜科学与技术》编辑部地址：北京市朝阳区北三环东路19号蓝星大厦邮政编码：100029 电话：010-64426130/64433466 传真：010-80485372邮箱：mkxyjs@163.com