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超滤法处理大豆蛋白废水技术研究

吕斯濠

  近年来,新兴大豆蛋白食品工业在我国发展迅速,对于提高国民素质,改善膳食结构起到了积极的作用。但在大豆蛋白生产过程中,会产生大量的废水,该废水中有机物含量较高,BOD5达5000~8000mg/L,COD达18000~20000mg/L,其处理问题至今未得到很好的解决。本文以采用膜分离技术处理大豆蛋白废水并回收有用资源为出发点,通过中试试验,对大豆蛋白废水处理和资源回收中超滤膜技术的应用问题进行了研究。考察了改性PS 超滤膜在切向流条件下处理大豆蛋白废水的工艺参数和运行效果。首先,采用pH4.5、加热95℃、静置沉淀120min和0.5μm精滤对废水进行预处理后,废水中蛋白质由原水中的0.54%降到0.26%左右,COD由17749.0mg/L降到约11000mg/L,而低聚糖和盐类的去除率均低于10%。其次,采用经过低温等离子体聚合技术改性的PS 膜对废水进行过滤,因为膜表面由于改性而产生亲水性强的-COO-Na+集团,所以其抗污染能力明显好于PS 膜。虽然与Millipore公司的改性PS超滤膜PTG10进行比较时仍有一定的差距,但该改性PS膜在各方面的性能都要优于国产的亲水性PP 膜。再次,根据废水中溶质粒径的分布,选择截留分子量(MWCO)分别为20kDa、10kDa和6kDa的三种改性PS膜进行对比实验,从膜通量以及蛋白质和低聚糖的截留率三方面考虑,确定MWCO为10kDa的改性PS 膜的过滤效果最好,其蛋白质的截留率达到90%以上,低聚糖的截留率则低于10%,膜通量则最高,并且其透过液中COD为7000mg/L左右,甚至低于国外同类研究。最后,采用正交试验方法对影响超滤膜通量的因素进行优化,结果表明在温度45℃、压力差0.20MPa以及1.0L/s的进水流速下进行过滤时,可获得较高的渗透通量和较长的运行时间。并且试验中发现,过滤过程中废水的浓缩比(VCR)随操作时间(t)的变化成线性规律变化。对大豆蛋白废水切向流超滤过程中膜通量衰减机理进行了分析和模拟。对造成膜通量衰减的浓差极化和凝胶层、渗透压作用、膜孔堵塞及滤饼层等现象进行了分别讨论,并通过小试实验对膜的静态吸附污染进行了研究。将切向流超滤的膜通量衰减过程分为两个主要阶段,而阶段2又分为两个区,分别对应于膜通量快速衰减期、相对缓慢衰减期和相对稳定期,根据膜通量衰减的过程机理建立了……   
[关键词]:大豆蛋白废水;超滤;动态超滤膜;二级超滤膜系统;膜污染
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2003年