（环境科学专业论文）膜分离技术处理小麦麸膳食纤维废水的研究.pdf

河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 结果表明：当压力为0 i i m p a 、温度为3 5 c ，流量为3 5 5 6 8 l h ，p h 为1 1 5 5 时膜通量最大，达到7 7 4 6u h m 2 。 在超滤结束后，对膜元件进行清洗，分别使用n a o h 碱洗法，三聚磷酸钠 + 十二烷基苯磺酸钠+ 氢氧化钠+ 去离子水，乙二胺四乙酸钠+ 去离子水，柠檬酸 + 去离子水这四种洗涤方法清洗膜元件，结果表明膜元件在超滤2 小时后，用 n a o h + - - - 聚磷酸钠+ 十二烷基苯磺酸钠+ 去离子水洗涤1 个小时膜通量恢复9 0 ，用0 5 n a o h 洗膜1 个小时膜通量恢复8 2 ，而用三聚磷酸钠+ 乙二胺四 乙酸钠+ 去离子水，或柠檬酸+ 去离子水这两种洗涤方法清洗膜反面造成膜的污 染。因此选用n a o h + 三聚磷酸钠+ 十二烷基苯磺酸钠+ 去离子水为最高效的洗涤 方法。 另外，我们也采用聚合硫酸铝铁为混凝剂，阳离子型聚丙烯酰胺为助凝剡 以及用活性炭吸附的方法处理小麦麸膳食纤维废水。结果表明当聚合硫酸铝铁 ( p a f s ) 为5 0 0m g 1 、聚丙烯酰胺( p a m ) 为1 0r a g 1 ，p n 为4 2 1 时，混凝处 理后的废水c o 瞻去除率最大。絮凝后水样用活性炭吸附，当活性炭的投加量 为5 0 9 l 、吸附温度为5 5 c ，接触时间为2 0 r a i n ，水样p h 5 的条件c o d e ，去除 率可达8 5 8 2 ，色度去除率为1 0 0 ，浊度去除率为9 3 0 3 。此时的出水水质 达到了国家一类污染物的三级捧放标准。 当单独使用活性炭吸附来处理小麦麸膳食纤维废水时，活性炭的投加量 为1 6 0 9 l ，温度5 5 ，接触时间为2 0 r a i n ，p h 小于5 时，搅拌5 m i n ，静置。 废水的c 0 阢去除率最大可达9 6 8 9 ，b o d s 的去除率最大可达9 6 6 1 达到 国家所要求的第一类污染物三级排放标准。 最后，我们还使用了超滤与活性炭吸附联合处理小麦麸膳食纤维废水， 实验结果表明：当超滤操作压力差为0 0 4 m p a ，温度为2 5 c 。流量为3 5 5 8 6 l t 下，活性炭的投加量为3 0 9 l ，c o d , 的去除率为9 0 5 9 ，b o d 。的去除率为9 0 4 4 ， 色度为0 ，浊度为1 7 。达到国家所要求的第一类污染物三级排放标准。 对上述四种小麦麸膳食纤维废水的处理方法成本进行粗略经济估算，通过列 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 比，我们认为膜分离技术处理法是既经济又有效的处理方法 关键词：麦麸。膳食纤维，膜分离，超滤，活性炭，吸附，混凝 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 i nr 斟；e 1 1 t y e a r s m o d e m n u t r i t i o nr e s e a r c hr i 搿u l t so fd i n i c a la n d e p i d e m i o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n sh a v ee s t a b l i s h e dt h a ts e r i o u st h r e a tt oh u m a nh e a l t h , c a r d i o v a s c u l a rd i s e a s e ，d i a l x ! t c s ，g a l l s t o n e sa n dc e r t a i nt y p e so fc a n c ai n c i d e n c e , a n d t h ei n t a k eo f h u m a nd i e tf o o df i b e rw a sn e g a t i v e l yc o r r e l a t e d 1 1 ”s t r e n g t h e nf u n c t i o n s o fd i e t a r yf i b f i t f o o d si ne u r o p ea n dt h eu n i t e ds t a t e sa n dj a p a n , a n do t h e rd e v e l o p e d c o u n l 工：i e sw e l ep r e v a i l d a i l ya d d e dac e r t a i nm o u n to f d i e t a r yf i b e r , a n dab a l a n c e dd i e t i si m p e r a t i v e v i g o r o u s l yd e v e l o pd i e t a r yf i b 盯f r o mw h e a tb r a na n do t h e rd i e t a r yf i b e r p r o d u c t sh a sb e c o m ev e r yi m p o r t a n t t h ew a s t e w a t e rf r o mt h e 聊f o c e 鹋o fp r e p a r a t i o n o fw h e a tb r a nd i e t a r yf i b f i t c o n t a i n sd i s s o l v e do r g a n i cm a t t e r a n a l y s i so fw h e a tb r a n d i c c 町f i b e rp r o d u c t i o np r o c e s sw a s t o w a t e r , t h eu s e o fm e m b r a n es e p a r a t i o n t e c h n o l o g yt od e a lw t hw h e a tb r a nd i e t a r yf i b e rw a s t e w a t e r a n dt h r o u g ht h eu s eo f a c t i v a t e dc a r b o n a d s o r p t i o n , a d s o r p t i o nm e t h o do fc o a g u l a t i o na n dm e m b r a n e s e p a r a t i o nt e c h n o l o g y , w ot h i n kt h a tt h em e m b r a n es e p a r a t i o nt e c h n o l o g yi nw a s t e w a t e r 缸 e a t m e n ta n du s e f u lr c s o u r c 4 er e c o v e r ys i d ei se x c e l l e n t a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e ro f d i e t a r yf i b e rf r o mw h e a tb r a nw a s t ew a t e r , w c t h ec h r o m a t i c i t y , p ha n d 0 1 1e a c ht a r g e t w eu t h ed i f f e r e n tm o l e c u l a rw e i g h to f p o l y s u l f o n eh o f i o w f i b e ru l t r a f i l t r a t i o nm e m b r a n et of e a tt h ew a s t e w a t e ro fd i e t a r y f i b e rf r o mw h e a tb r a n a c c o r d i n gt ot h er e s u l t s w ec h o s et h em o l e c u l a rw c i g h to f 5 0 0 0 a n a l y z e di nt h ew a t e rs a m p l et h em a i np o l l u t a n tq r o t e i n ，s t a r c h , s u g a re t ) e o n t e n t , a n da n a l y z e dt h ec h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( c o d c r ) ，t h eb i o c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( b o d 0 t h et u r b i d i t y , p o l y s u l f o n eh e l l o w - f i b e ft o t r a f i l t r a t i o nm e m b r a n et od e a lw i t l l w h e a tb r a nd i e t a r yf i b 盯w a s t c 脚a t e r 珊l 钮t h ep r e s s u r eo f0 0 4 , t e m p e r a t u r eo f3 0 0 c i n l e tf l o wo f3 5 5 6 8u h ，p ho f 6 ，t h eh i g h e s tr e m o v a lo fc o d c r t e a c h e s6 9 6 3 ；t h e e f f i c i - e n e yr e m o v a lo fm r b i d i t yr e a c h e s9 2 2 2 ；t h ee l 嚣c i e n c yr e m o v a lo fc o l o r r e a - c h e s8 7 5 t h y o u 曲u l 砌i n 厕o n l i q u i d 谢t h 4 0 4 0 im - e s n ar o l l e rn t m e m b r a n e c o m p o n e n t s i n t h e p r e s s u r e o f o 1 i m p a c o n c e n t r a t e d l i q u i d f l o wo f7 0 0 u h ，t h en fl i q u i df l o wo f4 0 u _ h t e , - m p e r a t u r eo f2 6 0 c ，t h er e m o v a lo fc o d ow a s9 8 5 7 。t h er e m o v a le m c i e n c yo f t u r b i d i t yw a s9 9 ，1 4 , t h er e m o v a lo f c o l o rw 嬲1 0 0 ，t h eq u a l 畸o f w a t e rr e a c h e dt o t h en a t i o n a lf i r s tc a t e g o r yo f t h ef i r s tp o l l u t a n te m i s s i o ns t a n d a r d s i nt h ep r o c e s so fu l t r a f i l t r a t i o n , w eh a sc a r r i e do nt h ei n t e r c e p t i o no ft h e p r o t e i n ，t h es t a r c h , t h er 既u l - l lt oo r i g i n a ls t a t es u g a ra n dt h es d fi nt h ew a s t ew a t e r t h e r e s u l ti n d i c a t e d t h a tt h ep r o t e i nm t 盯c e p f i o nr a t em a yr e a c hl 姒1 1 1 es t a r c h i n t e r c e p t i o nr a t ew a s9 9 ，2 。t h es u g a ri a t e r e e p t i o nr a t ew a s9 8 。t h es d f i n t e r c e p t i o nr a t ew f s9 2 i nt h ep r o c e s so fu l t r a f i l t r a t i o n , w ea 1 8 0i n s p e c t e dt h ep r e s s u r e , t e m p e r a t u r e , f l o w , p ha n do t h e rf a c t o ro i lt h ef l u x 1 1 埠r e s u l t ss h o w e d ：w h t h ep r e s s u r ew a s 0 1i m p a t e m p e r a t u r ew a s3 5 。c ，t h ef l o ww a st h e3 5 5 6 8 u h p hw a sl1 5 5 ，t h ef l u x w 雒l a r g e s t , r e a c h i n g7 7 4 6u h 时a f t e rt h ee n do ft h eu l t r a f i l t r a t i o n , m e m b r a n e 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 c o m p o n e n t sf o rw a s h i n g _ w eu n a o hw a s h i n g , a n ds 开p + s d b s 0 - n a o t t + e i o n i z e d w a t e r , e l h v l 既婚幽如1 i l t e t r as o d i u m + s t p p + d e i o n i z o dw l t t o t , c i t r i ca c i d + d e i o n i z e d 强睁o f t h c f o u r m e t h o d s f o r w a s h i n g m e m b r a n e e o m l x r n e n t s ，n 壕r e s u l t ss h o w e dm e m b r a n ee o m p o n e l l t su l t r a f i l t r o x e di nt w oh o u r sl a t e r , t h em e m b r a n ef l u x 锄慨蛐e9 0 岍t hn a o h + s 1 1 p f + s d b s + d e i o n i z e d w a t e rw a s h i n gf o rlh o u a 瞎, a n dt h ef l u xc 雅a l s or e s u m e 8 2 w i t l lo 5 n a o hw a s h i n g f o r1l a o m sa n dt h e 啪o fe t h y l e n e d i a m i n et e t r a ! l o d i u l n + s t p i + d e i o n i z e dw l l t 嚣o r c i t r i ca c i d + d e i o n i z e dw l t t 日w a s h i n gm e m b r a n ew a si m t 成l do ff o u l i n g t h e r e f o r ew e c h o o s en a o h + 册p + s d b s + d e i o n i z c dw a t e l 船t h em o s te 伍e i e n tm e t h o do f w a s h i n g a i w eu s e dp a f s 鹪m a i nc o a g u l a n t , c a t i o n i cp o l y a e r y l a m i d e 硝c o a g u l a n t a n da c t i v a t e d 锄 b o l la d s o r p t i o n t ot r e a tw h e a tb r a nd i e t a r yf i b e l w a s t e w a t c t t h e r e s u l t ss h o w e d 龃敏w h e nt bp a f $ ( p o l 刘u m i n u mf e r r i cs u l f a t e ) f 研5 0 0 唱1 p o l y a c r y l a m i d oo a m ) f o rt h e1 0 毗，p h4 2 1 n 悖t r e a t e dw a s t c w a t e fr a r i o v a lo f c o d c , w a s1 a r g e s t a t t e rf l o e e u l a t i o nw a t e a rw a sa d s o r p t e db ya c t i v a t e de a r b o w h e n a c t i v a t e dc a r b o nd o s a g eo f5 0 9 l , t l a et e m p e v a t 啪o f5 5 0 c c o n t a c tt i m eo f 2 0l l l i l l u t 鹤, p l l 5 ，t h er e m o v a lo f c o d c r w l l s1 币t 08 5 8 2 ；t h er e m o v a lr a t eo f c o l o rw 1 0 0 , , t h er e m o v a lo f t u l 渺t yw a s9 3 0 3 a tt h a tt i m e , t h ew a t o rq u a l i t yw 勰u pt ot h et h i r d e m i s s i o ns t a n d a r d so f t h en a t i o n a lf i r s tp o l l u t a n t s w h e nt r e a t m e n tw h e a tb r a nd i e t a r y 五b e rw a s t e w a t c rw i t h 瞅i v a t e dr “l t l j o o n a d s o r p t i o na l o n e , t h ea d d i t i o no fa c t i v a t e dc a r b o nc o n t e n to f1 6 0 9 1 , t e m l 斌a t u r eo f 5 5 0 c t h ee o t l t a e tt i m eo f 2 0m i m l t c s , t h ep h 5 ，s t i r i n gf o r5m i n u t e sa n dt h es t a t i c ：t h e r e m o v a lw a s t e w a t e l o fc o d c rw 够u p 蕾o9 6 8 9 b o d 5c o u l dr e a c h9 6 6 1 髓st h e w a l 贫( ：o d du pt om gt h i r de m i s s i o ns t a n d a r d so f t l a en a t i o n a lf i r s tp o l l u t a n t s + f i n a l l y , 、wa l s ou s e du l t r a f i l t r a t i o n 谢t ht h ea c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o nt o t a - e a t 也c 哪t ew a t e ro ft h es m a l ld i e t a t yf i b e l f r o mw h e a tb r a n 卫摇e x p e r i m e n t a l r e s u l t si n d i c a t e d , w h e nt h eo p c l a l j o l l tp r e s s u r eo fu l t r af i l t e rw a s0 0 3 m p a t h e t e m p e r a t u r ew 勰2 5 1 2 。t h ef l o ww 瑟3 5 5 8 6 u h 田拉a d d i t i o no fa c t i v a t e dl ；掰- b o n c o n t e n tw a s3 0 胡列婶r e m o v a lr a t eo fc o d ow a s9 0 5 9 ，t h er e m o v a lr a t eo fb o d 5 w 粥9 0 4 4 ，t h ec o l o rw a so ，t h et u r b i d i t yw a s1 7 ，a n dt h ew a t e rq u a l i t yw o , su pt ot l a e t h i r de m i s s i o ns t a n d a r d so f t h en a t i o n a lf i r s tp o l l u t a n t s f r o m t h ea b o v e t h r e e t y p e s o f t r e a t m e n t p r o c 螂o f w h e a t b r a nd i e t a r y f i b e r w a s t e w a t e l , c o s t so fw h e a tb r a n 啪d i e t a r yf i b e rw l l s t c w a t 盯t z e a ( m e n t w a sr o u g h l y e s t i m a t e d b ye o m l a r i s o n , w et h i n k a p p r o a c ho fm e r a b r a n es e p a r a t i o nt e c h n o l o g yi s b o t he c o n o m i c a la n d 麓- f f e e t i v e k 蓐 v o r d s ：w h 联瞳l 肼n d i e t a r y _ 6 l b 盯，m e m b r a n es e p a r a t i o n , u l t r a f - i l l z a t i o n , a e t i v a t o dc a r b o n , a d s o r p t i o n , a n dc o a g u l a t i o n 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 本人向河南大学提出硕士学位中请。本人郑重声明：所呈交的学住论文是 本人在导师的指导下独立完成酌，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除 文中特剐加以说明、标注和致谢的地方外论文中不包括其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括其他人为荻得任何教育、科研机构的学住或证书而 段保存、汇编学位论文( 氟质文本和电子文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得者( 学住论文作者) 签名：! 丛至i 蘧 2 0 册6 月多。 擘位论文指导教师签名 寸为 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 第一章前言 1 我目的水资源状况及水污染 水是生命之源，水孕育了生命。然而，在工农业生产、生活高度发达的现代社会水 却成了最为珍贵的自然资源，这是因为水污染越来越严重。 i 1 我国的水资源袄况 我国是一个水资源相对短缺的国家，水资源总量占世界水资源总量的7 ，人均水 资源占有量只有2 5 0 0 时，约为世界人均水平的i 4 ，被联合国列为1 3 个贫水国之一在 我国6 6 9 个城市中，2 3 以上的城市缺水，1 0 0 多个城市严重缺水，2 9 的人正在日l 用不 良水，其中有7 0 0 0 万人正在引用高氟水在我国由于北方气候长期干旱，因此水少南 方降水较多，因此水资源丰富，经常发生泱涝灾害南北水资源分布极不均匀本世纪 水问题将成为我国经济发展的制约因素，甚至可能是自然因素中唯一长期严重制约我国 发展进程的瓶颈因素“。 1 2 我国水污染状况 随着经济的快速发展，水资源的污染越来越严重。截止到1 9 9 7 年底，全国污水捧 放量为l x l o d ，全国各类水体8 2 的河段受到污染，其中已有3 9 n 的河段受到严重 污染，7 0 以上城市河段不适合作饮水水源，5 0 的城市地下水受到污染，长江等七大 水系水质不断恶化，湖泊水库普遍受到污染，沿海水体发生赤潮和富营养化现象增多啪 在我国大部分城市和地区，本已极为有限的水资源却还遭受水污染的冲击，使水资 源的水质恶化和水生态系统遭到严重破坏。由于8 0 的水未经有效处理就直接捧入自然水 体，已使全国近4 0 的河段遭受污染，9 0 以上的城市水域被严重污染，近5 0 的重点城 市水源不适合饮用水标准。据调查统计，全国设有监测系统的1 2 0 0 多条河流中，已有8 5 0 条遭受不同程度的污染，全国约有( 7 - 8 ) 亿人饮用污染超标水啪 2 膳食纤维的功能及研究开发情况 2 1 膳食纤维的定义 i 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 所谓膳食纤维是指不被人体消化吸收的以多糖类为主体的高分子物质的总称可分 为水溶性纤维和水不溶性纤维两大类水溶性纤维是包括果胶、树胶、葡萄糖、瓜儿豆 胶，羧甲基纤维索等等；水不溶性纤维包括纤维素、半纤维素、木质素和壳聚糖等” 2 2 膳食纤维的功能 研究表明：膳食纤维能防治许多疾病首先它能预防癌症。通过大量的实验调查分 析认为：低膳食纤维可使肠内厌气酶大量繁殖，把粪便中胆酸代谢物增多。产生较多的 致癌性毒物，有害物质在肠道中的停留时问过长并被肠壁吸收，有促癌作用，高膳食纤 维会诱导出大量好气菌群代替原有的厌气菌群，啪比较起来，好气菌很少产生致癌物，即 使有这些毒物产生也可借助膳食纤维在消化道内吸水膨胀。促进肠道蠕动。使之随纤维 快速捧出体外，使其通过肠道的时间缩短，减少促癌物质与肠壁的接触时间，从而起到 预防消化道癌，结肠癌，便密的作用其次，膳食纤维对高血压，糖尿病有治疗作用 它能降低血压，使胆固醇含量下降1 2 1 7 董同时膳食纤维可延缓糖类物质的吸收，抑 制血糖的上升。对糖尿病有治疗作用。除此之外膳食纤维还可预防肥胖症，减少胆汁酸 吸收，改变食物消化速度和消化道分泌物的分泌量，预防但结石等等由于膳食纤维具 有巨大的营养价值，因此现代营养学将其称为。第七大营养素。” 幺3 膳食纤维的研发及应用情况 正是由于膳食纤维具有上述强大的生理功能，因此它有很大的实用价值，开发膳食 纤维产品势在必行目前国内外现已开发的膳食纤维共六大类约3 0 余种这六大类包括： 谷物纤维，豆类种子和种皮纤维，水果和蔬菜纤维，微生物其他天然纤维以及合成和半 合成纤维在国内外市场上常见的膳食纤维制品有大豆纤维、玉米麸、甜菜纤维、小麦 纤维、黑皮纤维，燕麦纤维、小麦麸、米糖纤维、果皮纤维、豌豆麸纤维，笕属植物纤 维等，此外还有果胶，琼脂，阿拉伯胶、爪儿豆胶、藻酸盐，黄原酸盐等1 。 2 0 世纪年代咖年代，欧美一些国家就将膳食纤维普遍应用于食品和医药保健品 中，产品年销售额在3 0 0 亿美元以上在日本，1 9 9 1 年膳食纤维类产品就超过1 0 0 亿美 元然而在我国，由于经济发展的制约，膳食纤维最近几年才开始应用，并随着我国经 济的高速发展而发展膳食纤维在我国的销售额已超过5 0 亿人民币 2 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 2 4 现阶段小麦麸膳食纤维的生产方法及工艺 小麦在我国许多地区都有大面积种植，产量也较高。目前麸皮的主要用途是作为饲 料出售，价格便宜，开发适合人们消费口味的麦麸膳食纤维产品，成本较低，价格适中。 消费对象广泛目前生产小麦麸膳食纤维的方法有三种：化学法、生物法、化学与生物 相结合的方法这三种方法的生产工艺分别如下： 化学法：麦麸一筛选、清洗一热水煮沸一碱水解一水洗一酸水解一水洗一干燥一漂 白一千燥一粉碎一膳食纤维 生物法：麦麸一筛选、清洗一热水煮沸一混合酶酶解一蛋白酶酶解一水洗一灭酶一干 燥一漂白一千燥一粉碎一膳食纤维 化学法与生物法结合 麦麸一筛选、清洗一热水煮沸一淀粉酶水解一碱水解一水洗一干燥一粉碎一膳食纤维 n 在这三种方法中以生物法与化学法结合、生物法提取的膳食纤维感官性状优于化学 法，但生物法提取的成本相对较高且得率较低，生物法与化学法结合提取麦麸膳食纤维 以旷靛粉酶浓度为0 4 、n a o h 浓度为4 、碱解时间i o o u i n 、碱解温度6 0 c 时，麦麸膳 食纤维的提取率达到5 9 5 锚。 3 膜分离技术的分类及应用 膜分离技术是2 0 世纪后半期产生的一项新兴技术。它可以分为固态膜、液态膜、气 态膜。它的工作原理是为：一是根据混合物物质的质量、体积、大小和几何形状的不周， 用过筛的方式将其分离；二是根据混合物的不同化学性质分离开物质，物质通过分离膜 的速度( 溶解速度) 取决于进入膜内的速度和进入膜的表面扩散到膜的另一表面的速度 ( 扩散速度) 目前应用最广的是固体膜“”。 3 1 固态膜的分类 固态膜是膜技术最早利用的一种成膜材料为固态物质的膜。固态膜的分离过程主要 是在外界压力作用下。按膜孔径的大小对粒子进行。筛分”过程即按粒子的有效尺寸 的大小加以“筛分”，直径小于膜孔径的粒子透过分离膜，直径大于膜孔径的粒子则被截 3 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 留按膜孔径的大小不同将膜分离过程分为“：微孔过滤( 肝) ，超滤( 1 j f ) ，纳滤( h f ) 和反渗透( 1 1 0 ) 等 3 1 1 徽滤( 肝) 的原理 微滤技术是目前所有膜技术应用最广泛的一种膜分离技术徽滤主要是根据筛分原 理以压力差作为推动力的膜分离过程在给定压力下( 5 0 k p a 1 0 0 k p a ) ，溶剂、盐类及 大分子物质均能透过孔径为( o i 2 0 ) 胂的对称微孔膜，只有直径大于5 0 r m 的微细颗 粒和超大分子物质被截留，从而使溶液或水得到净化。用于过滤0 卜1 0 p r o 大小的颗粒、 细菌，胶体微滤过滤具有操作压力低( o 2 1 4 p a ) ，对水质的适应性强，占地面积小的 优点 3 1 2 超滤的原理 超滤和微滤一样，也是利用筛分原理以压力差为推动力的膜分离过程同微滤相比 超滤过程受膜表面孔的化学性质的影响较大在一定的压力( 1 0 0 k p a 1 0 0 0 k p a ) 条侔下 溶剂或小分子的物质通过孔径为( i 2 0 ) 岬的对称微孔膜，而直径在( 5 1 0 0 ) 脯之 间的大分子物质或微细颗粒被截留，从而达到了净化的目的超滤主要用于浓缩、分级、 大分子溶液的净化等。超滤主要用于去除固体颗粒物、悬浮物，从溶液中分离大分子物 质和胶体 3 1 3 纳滤( n f ) 纳滤介于反渗透和超滤之间，是2 0 世纪8 0 年代出现典型的反渗透复合膜之后研翻 开发的又一种新型分子级的膜分离技术其截留分子量介于反渗透和超滤膜之间，约为 2 0 0 2 0 0 0 ，纳滤也是根据吸附扩教原理以压力差作为推动力的膜分离过程它兼有反渗 透和超滤的工作原理。在此过程中，水溶液中低分子量的有机溶质被截留，而盐类组分 部分透过非对称膜。纳滤能使有机溶质得到同步浓缩和脱盐，而在渗透过程中溶质损失 极少。纳滤膜能截留透过超滤膜的那部分物质，同时又可使被反渗透膜所截留的盐透过， 堪称为当代最先进的工业膜。纳滤膜的一个显著特点是具有离子选择性，它对二价离子 的去除率高( 9 5 以上) ，一价离子的去除率低( 4 0 8 0 ) 3 1 4 反渗透( 舯) 4 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生张琳 反渗透过程主要是根据溶液的吸附扩散原理。以压力差为主要推动力的膜分离过程。 在浓溶液一侧施加一外加压力( 1 0 0 0 1 0 0 0 0 ) i 【p a ，当此压力大于溶渍的渗透压时，就 会迫使浓溶液中的溶剂反向透过孔径为0 1 l n m 的非对称膜流向稀溶液一侧，这一过程 叫反渗透。反渗透过程主要用于低分子量组分的浓缩、水溶液中溶解的盐类的脱除等 膜几乎对所有的溶质都具有很高的脱出率，反渗透出水水质很高。在水处理中通常用于 除盐处理。 3 2 膜分离技术与其他废水处理技术的比较 常见的水处理技术有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物化学处理法 等在这些传统的水处理技术上不同程度存在分离效率低，能耗大，对水温要求严格等 缺点，而膜分离技术则很好的解决了这些问题它具有这些特点： ( 1 ) 膜分离技术能耗低 ( 2 ) 膜分离过程在常温下进行，因而特别适合于对热敏感的物质 ( 3 ) 膜分离技术适用的范围广，反应过程不会改变物质的属性，不会带来新的污染物和 演费其他物质，可用于多种类型的废水处理过程。 ( 4 ) 膜分离法分离装置简单，操作容易且控制。占地面积小，处理效率高1 3 ，3 膜分离技术在废水处理中的应用 正是由于膜分离方法的上述优点，目蔚它在永处理当中_ 已得到广泛应用。“”在废水 处理领域，它已经被用在化工、造纸、印染、食品、石油、电子、重金属废水治理等国 民经济的各个方面。例如王焕章等采用超滤膜法去除味精废水中的菌体和大分子蛋白 等成分，s s 的去除率可达9 以上。c 0 酝的去除率约3 0 鼍，减轻7 岳续处理单元的负荷， 同时可回收蛋白质。祁佩时“”等用超滤和纳滤技术分离大豆蛋白废水及资源回收可将原 液中的0 0 d 降到8 0 0 0 1 0 0 0 0 m g 1 ，在以纳滤膜提取其中的低聚糖，可将c o d 值进一步降 低到l o o m g 1 以下。囊其朋等采用超滤一纳滤组合工艺对大豆巍清废液进行了处理试验 经超滤处理后的乳清废液，再经纳滤浓缩1 0 倍后，浓缩液中总糖约7 7 被截留，其中功 能性低聚塘水苏糖和棉子糖的截留率高远9 0 9 6 以上1 。葡萄牙a f o n s o ，乩d 等人采用超 滤膜回收废水中的蛋白质回用于鱼食品制造厂删“。 5 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生 张琳 4 选题的依据及主要研究内容 4 1 小麦麸膳食纤维废水的特点 目前。小麦麸膳食纤维的生产已经在生产中实现，但对其产生的废水尚未见报道 综合起来它的废水有以下特点： ( 1 ) 废水色度深，水中悬浮物含量高在膳食纤维的生产中，一些细小的麦麸颗粒 物会随着洗麸废水残留在废水中，煮沸后能产生大量的黄酮类色素，因此，该废水成现 暗黄色 ( 2 ) 化学需氧量( c 0 瞻) 浓度高在膳食纤维的生产中，煮沸后产生的大量黄酮类 色素；酶解过程中进入废水的部分未水解完的淀粉及淀粉的水解产物；碱解过程中未完 全分解的蛋白质及其水解产物，这些都是造成化学需氧量高的原因。 ( 3 ) 水质成分复杂在膳食纤维的废水中，存在着酶解淀粉、碱解蛋白质留下的各 种各样的水解产物。还存在着许多纤维素，半纤维素产品 4 2 主要研究内客 研究了用膜分离技术，活性炭吸附、混凝与活性炭吸附及膜分离与活性炭吸附四种 方法来处理小麦麸膳食纤维废水，进而对这四种方法进行了比较具体的研究内容包括： ( 1 ) 废水水样成分的分析：在本实验中主要分析了蛋白质，淀粉，还原糖，水溶性 膳食纤维，植酸等含量；水样的c 0 阢、b o d ，浊度、色度、p l i 等 ( 2 ) 重点研究了用聚砜中空纤维超滤膜处理夺麦麸膳食纤维废水豹工艺条件 首先，选取了最佳截留分子量的聚砜中空纤维超滤膜。在此条件下，研究用该超滤 膜处理小麦麸猎食纤维废水的外部工艺条件( 压力、温度、进料流量、同等因素) 。 其次，考察了各个影响因素对膜通量的影响根据膜通量及废水处理效果，得出了 超滤的最佳工艺条件 最后。对超滤膜使用不同的清洗剂清洗，选出最佳的清洗集及清洗条件。 ( 3 ) 研究了用活性炭吸附法处理小麦麸膳食纤维废水，确定了活性炭吸附的最佳条 件( 活性炭的投加量，温度，接触时间。p i i ) ( 4 ) 研究了用聚合硫酸铝铁和聚丙烯酰胺以及活性炭来混凝吸附处理小麦麸膳食纤 6 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级硕士研究生 张琳 维废水，确定了混凝吸附的最佳条件 ( 5 ) 研究了用超滤和活性炭吸附的方法来处理小麦麸膳食纤维废水，确定了超滤和 活性炭的吸附的最佳条件 ( 6 ) 对四种处理方法进行了大概的经济估算，认为膜分离是更高效，节约成本的分 离方法 参考文献 1 裴继春水污染的危害与防治 j 工业安全与环保2 0 0 6 ，3 2 ( 3 ) ：1 8 2 0 2 熊正为水资源污染与水安全问题的讨论 j 中国安全科学学报2 0 0 0 ，1 0 ( 5 ) ：3 9 4 5 3 何雨薇，刑会歌我国城市水污染现状及对策 j 】水利科技与技术2 0 0 6 ，1 2 ( 1 ) ：“ 4 6 【4 陈茂生，刑思敏膳食纤维的功能及其开发研究 j 食品科技2 0 0 0 ，( i ) ：2 4 2 6 5 修建成，曹荣安，孔保华等膳食纤维的分类与应用c j 】农产品加工2 0 0 6 ，( 1 0 ) ：3 l 3 4 【6 m a n g u i t a , j g a s a ，m n o f i - a r i a s ，s m m a r t 缸- o r 6 e ，j f p 6 r e z e f f e c to f c o a r s eg r o u n d c o r n , s u g a r b e e t p u l pa n d w h e a t b r a n o i l t h e v o h m t a r y i n t a k e a n d p h y s i c o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c so f d i g e s t ao f g r o w i n gp i g s 田1 i v es t o c ks c i m 2 0 0 7 ( 1 0 7 ) ：1 8 2 1 9 1 1 7 d e n i 8 z k o n 4 ，b a r b a r ap l a y , d o m i n i q u ej o u r d h e u i l - 删d i g e s t i b l e a n di n d i g e s t i b l e c a r b o h y d r a t e s ：i n t e r a c t i o n sw i t hp o s t p r a n d i a ll i p i dm c t a b o l i m p j o u r n a lo f n u t r h i o n a l b i o c h e m i s l r y 2 0 0 7 ( 1 8 ) ：2 1 7 2 2 7 【8 c r a l v e s j m a l b u q i l q i l e o m h a c b m e l l o e s g i a d n f n o g u e t r a s c b o u r g u i n g n o n - d es o u z af p a z a m b u j ad _ s g o n z a l e z t r y p a n o s o r n ag r u z i ： a t t a c h m e n tt op e r i m i c r o v iil a ri n e 曲r a n eg l y c o p r o t e i n so fr h o d n i u sp r o li x u s j 】 2 0 0 7 ( 1 1 6 ) ：4 4 5 2 9 m c a s t i g o ，s m m a r t i n - o r 缸，m a n g o l a , j ep 6 r c z , j ，g a s a a d a p t a t i o no f g u t m i o r o b i o t at oc o r np h y s i c a ls t r u c t u r ea n dd i f