菊芋澄清液中盐及有色物质的离子交换吸附研究.pdfVIP

摘 要 我国菊粉加工业发展较晚，国内许多菊粉应用企业仍以进口为主，菊粉生产 工艺的研究有重要的意义。精制阶段是影响菊粉品质的关键步骤，其中脱色成本 约占生产成本的1/3。本文将离子交换吸附技术应用于菊粉澄清液的脱盐脱色处 理，获得了理想的纯化效果。 在脱盐阶段，通过比较001 ×7 、D001-SS、D151 三种阳离子树脂脱盐过程的 平衡吸附容量和吸附速率，筛选出 D001-SS 型树脂用于菊芋澄清液的脱盐吸附， 然后通过静态试验，探讨溶液pH 值、温度、吸附时间对脱盐效果的影响。在脱 色阶段，比较D280 、D296R 、D301T 三种阴离子树脂和AB-8、D3520 两种大孔 吸附树脂的平衡吸附容量和吸附速率，筛选出D296R 型树脂用于色素吸附。通 过静态和动态吸附试验，探讨树脂用量、溶液pH 值、吸附温度、溶液杂质、溶 液流速、交换柱高径比对吸附效果的影响。最后从热力学及动力学角度考察该树 脂对色素的吸附特性。本文针对动态吸附过程，设计了四柱连续动态吸附装置， 能够实现脱盐脱色的连续化操作。 论文考察溶液中的Ca2+ 、Mg2+对溶液脱色率的影响，表明钙镁离子对脱色率 有不利影响。当溶液中Ca2+或Mg2+浓度为 1mmol/L 时，脱色率分别下降20.5% 和31.5% 。由此确定了精制过程采取先脱盐后脱色的工艺流程。 脱盐过程静态试验表明：菊芋澄清液在pH 值为中性下吸附效果最佳；保持 溶液 40 ℃下吸附比较适宜；吸附时间为 30min ，保证树脂达到最大的吸附容量 0.788mmol/g 。树脂再生试验中，再生液5%HCI 溶液用量为3.3 倍的树脂体积时 比较合理，初次再生率92.1% 。 脱色过程静态试验表明：100ml 溶液需树脂1.3g，保持溶液原有酸性条件下 吸附，40 ℃下吸附，吸附效果最佳。动态试验表明：10mL 树脂对应贯穿体积为 390mL ：增大交换柱高径比能够有利于吸附，故选择Φ15、高径比为7.5 的交换 柱进行动态吸附试验；试验测得 4mL/min 的流速下吸附效果最佳，贯穿体积可 保持最大值390mL 。树脂再生试验表明，树脂再生16 次后可保持85% 以上的再 生率。 热力学研究表明：Langmuir 方程能更好的描述树脂对色素的吸附过程，色 素吸附过程倾向于单分子层吸附。吸附是自发进行的过程 （ΔG ＜0 ），且随温度 升高，其吸附推动力变大。吸附是熵推动 （ΔS＞0 ）的吸热过程 （ΔH ＞0 ）。动力 学研究表明：色素吸附过程符合平方动力学模型。颗粒扩散是色素吸附过程的控 速步骤，与平方动力学模型相契合。 关键词： 菊粉；离子交换树脂；脱盐；脱色；吸附 ABSTRACT Inulin production industry in our country developed lately. Many domestic inulin application enterprises still need import inulin primarily . Detailed research of production process of inulin has an important significance. The refining stage is the key step to impact the quality of inulin. The decoloring cost of production accounts for about a third of total cost of production. In this paper, ion exchange asorption technology was applied on desalination and decolration of clarified solution from Jerusalem artichoke and it obtained ideal purification effect. Comparation between 001 x 7, D001-SS,