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2001年10月底,由徐南平的南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所啟動(dòng)了“面向中藥制備過(guò)程的陶瓷膜材料的設(shè)計(jì)與過(guò)程集成的研究”的“863”計(jì)劃課題。該項(xiàng)目以中藥生產(chǎn)過(guò)程為技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)施對(duì)象,用陶瓷膜過(guò)濾過(guò)程取代傳統(tǒng)的醇沉工藝,建成每年5000噸中藥提取液的陶瓷膜中藥制備新工藝和配套工業(yè)裝備,將陶瓷膜這一新材料用于中藥制備的技術(shù)改造,推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步和提高綜合效益。 和技術(shù)的突破同樣令人振奮的是,南京工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的陶瓷膜技術(shù)正在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。陶瓷膜技術(shù)帶動(dòng)了一個(gè)產(chǎn)業(yè),不僅產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,還培養(yǎng)出了一批陶瓷膜研發(fā)、工程技術(shù)和管理人才,在中國(guó)形成了陶瓷膜的新產(chǎn)業(yè)。
粉煤灰是火力發(fā)電廠的廢棄物和副產(chǎn)品,對(duì)環(huán)境造成的污染十分嚴(yán)重。由于粉煤灰中Al2O3和SiO2含量達(dá)到了8.65%,在高溫?zé)Y(jié)后可以形成耐火度高、熱膨脹系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定好的莫來(lái)石,所以粉煤灰可以制備性能優(yōu)異的陶瓷膜,實(shí)現(xiàn)變廢為寶。
研究者利用低成本固體廢棄物粉煤灰和生料鋁礬土為原料,采用原位燒結(jié)法在1300℃焙燒后,制備了多孔莫來(lái)石陶瓷膜支撐體,其開(kāi)孔隙率高達(dá)50%,莫來(lái)石相含量高達(dá)86.75%,支撐體的機(jī)械強(qiáng)度高達(dá)69.87MPa。以粉煤灰為原料在堇青石管式支撐體上制備了陶瓷微濾膜,在1150℃燒結(jié),平均孔徑為5μm,孔隙率達(dá)到54%。
為了減緩過(guò)濾性能衰減,一些運(yùn)行參數(shù)應(yīng)當(dāng)規(guī)范化,首先是設(shè)計(jì)流量,陶瓷納濾膜分離設(shè)備采用錯(cuò)流過(guò)濾的方式,通道中循環(huán)的水流能夠減緩表面膜垢的形成,錯(cuò)流速率越快效果越明顯,因此設(shè)計(jì)流量應(yīng)保持錯(cuò)流速率在4-6m/s。其次是乳化廢液進(jìn)水中含有大量礦物油、細(xì)小鐵屑、油泥、垃圾等,需要進(jìn)行預(yù)處理,在污水存儲(chǔ)池內(nèi)采取靜置分離,表層浮油通過(guò)浮筒吸油機(jī)收集,并在陶瓷納濾膜分離設(shè)備前段安裝紙袋過(guò)濾機(jī)。是膜清洗情況,膜必須進(jìn)行定期清洗,以保持一定的通過(guò)量,并能延長(zhǎng)膜的使壽命,處理乳化廢液時(shí)可采用EDTA、SDS等清洗劑依次清洗。
從大豆蛋白廢水中提取低聚糖首先要將大分子的乳清蛋白截留出來(lái),由于乳清蛋白的存在既會(huì)影響低聚糖的純度,也會(huì)使反滲透膜的流量降低。為此,本項(xiàng)目采用了熱處理的工藝,將絕大部分乳清蛋白經(jīng)熱凝聚分離出來(lái),蛋白遇熱發(fā)生變性并形成大塊的凝膠體,蛋白充分變性沉析于下部,下部蛋白漿干燥可得乳清蛋白。上層清液中的蛋白采用超濾膜過(guò)濾設(shè)備的方式分離。