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糖醇物系的纳滤理论研究

作　者: 葛目荣
导　师: 许莉
学　校: 天津大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 纳滤理论模型糖醇水溶液浓缩
分类号: TQ028
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 131次
引　用: 2次
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内容摘要

本文选择山梨糖醇、麦芽糖醇和三糖醇的混合水溶液为实验体系,在质量百分比浓度为0.05%～11.8%的范围内,对这些糖醇类物质在L、K和E三种纳滤膜分离过程中的传递特性进行了研究。并在前人溶解-扩散模型和细孔模型的基础上得出了新的糖醇类物质的纳滤理论模型,可用于对糖醇类糖浆进行纳滤浓缩时的分离性能预测。首先在一定假设的前提下,在前人的理论基础上推导出了新的类不完全溶解-扩散模型。然后对其中的各个参数进行了确定,计算了膜面边界层传质系数k和膜面浓度C_m,拟和了膜非孔处的溶质渗透系数B和纳滤膜的特征参数L_p、P_s和σ,并与相关文献的内容进行了对比,分析和考察了本文新建模型中所确定的各参量值的合理性,最终形成了新的适用于糖醇类物质的纳滤传质模型。和现有的模型相比,新建模型具有两方面的特点:第一,增大了模型参数的浓度适用范围,从1%提高到了10%;第二,充分考虑了膜孔的孔流传递和非孔处的溶解-扩散传递,与溶解—扩散模型相比,新建模型对孔流项参数进行了细化,更具有合理性。接着,以一定实验数据为基础,从渗透通量、溶质通量和截留率方面,对新建模型的合理性进行了验证。结果表明,新建模型可以用来描述低分子量糖醇在这三种纳滤膜内的传递行为。最后利用新建模型对E膜和L膜提纯和浓缩糖醇浆的性能进行了预测,明确了操作压力、循环流量和进料浓度对其纳滤性能的影响,最终确定了适宜的操作条件,对实际生产具有一定指导意义。

全文目录

前言  7-8
第一章文献综述  8-28
  1．1 纳滤技术及纳滤膜  8-11
    1．1．1 纳滤膜技术的特点  8-9
    1．1．2 纳滤膜的性能表征  9-11
  1．2 纳滤传质机理的研究  11-23
    1．2．1 非平衡热力学模型  12-14
    1．2．2 溶解-扩散模型  14-15
    1．2．3 不完全溶解-扩散模型  15-16
    1．2．4 细孔模型(PM)  16-17
    1．2．5 电荷模型  17-20
    1．2．6 静电位阻(ES)模型  20-21
    1．2．7 DSPM(Donnan steric partitioning pore model)模型  21
    1．2．8 MS模型  21-23
  1．3 纳滤技术的应用研究进展  23-26
    1．3．1 国外纳滤技术的应用研究进展  23-24
    1．3．2 国内纳滤技术的应用研究进展  24-26
  1．4 本文的主要研究内容  26-28
第二章实验装置、流程与方法  28-36
  2．1 膜和实验物料  28
  2．2 实验装置及流程  28-31
  2．3 分析方法  31-35
    2．3．1 密度测定  31-32
    2．3．2 黏度测定  32-33
    2．3．3 干物质成份的测定  33-35
  2．4 膜过滤实验  35-36
第三章纳滤模型的建立和验证  36-75
  3．1 纳滤模型的建立  36-39
  3．2 新模型中各参量的确定  39-65
    3．2．1 膜有效厚度L的确定  39-41
    3．2．2 扩散系数D的计算  41-42
    3．2．3 膜面溶质浓度C_m 的计算  42-48
    3．2．4 B的求取  48-50
    3．2．5 水力渗透系数L_p 的确定  50-51
    3．2．6 反射系数σ的确定  51-54
    3．2．7 溶质渗透系数P_s 的确定  54-56
    3．2．8 溶质粒径与膜的径孔比q  56-61
    3．2．9 A_k 的确定  61-65
  3．3 新建纳滤模型合理性的验证  65-73
    3．3．1 用渗透液体积通量J_v 验证  65-66
    3．3．2 用溶质通量J_s 验证  66-68
    3．3．3 用截留率R验证  68-70
    3．3．4 新纳滤模型与部分已有纳滤模型的比较  70-73
  3．4 新纳滤模型的最终形式  73-75
第四章最佳操作条件的确定  75-82
  4．1 操作压力的确定  75-77
  4．2 循环流量的确定  77-80
  4．3 进料浓度的影响  80-82
第五章结论  82-83
参考文献  83-87
发表论文和参加科研情况说明  87-88
附录1 溶质通量和体积渗透通量的关系  88-91
附录2 反射系数与循环流量的关系  91-93
附录3 溶质渗透系数和循环流量的关系  93-95
附录4 体积渗透通量的计算过程  95-96
附录5 体积渗透通量和操作条件的关系  96-98
附录6 溶质渗透通量和操作条件的关系  98-100
附录7 符号说明  100-103
致谢  103

糖醇物系的纳滤理论研究

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