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电渗析技术在糖业中的应用
 
慧聪网   2005年12月27日15时59分   信息来源:慧聪网水工业行业频道    

    从1960年代起,国内外糖业界即开始研究应用电渗析法除去糖液中的无机物。甜菜糖厂用它处理二碳清汁,可以除去大部分灰分,使糖汁纯度提高到95~96。不过,阴离子树脂膜易受污染,影响处理量迅速下降,难以适应生产的需要。

   
我国甜菜糖业研究所在1970年代对此项目进行了大量的研究工作。对国内生产和研制的多种离子交换膜进行试验筛选,研究了糖汁电渗析的技术条件、膜污染的原因和防治,取得不少进展。

   
糖汁电渗析的原理和前述者基本相同。在电渗析器的电场作用下,糖汁中的阳离子透过阳膜向阴极迁移,聚积于浓缩室被流动的浓水带走;阴离子则透过阴膜向阳极迁移,聚积于另一侧的浓缩室被浓水带走。提纯后的糖汁从淡化室流出。由于糖汁中的非糖份的成份复杂,特别是含有多种大分子的负电性有机物,它们不易通过阴离子树脂膜,在该处积聚而将膜污染,降低阴膜的透过效能,导致分离能力降低。

   
将甜菜渗出汁预灰后加5%活性炭过滤,除去约95%的胶体物质,然后用电渗析器处理,连续运行十多天。随运行时间延长,所用电压逐渐升高,这是由于树脂膜的污染减低了导电性能。糖汁的纯度初期升高超过5度,以后逐渐降低,除去非糖份的效果下降,但对钙的除去率基本保持在70~80%之间。

   
试验时用酸化水(水加盐酸维持pH3~4)通入浓缩室将浓集的离子化合物带出,酸化水可减少树脂膜被无机物污染,耗盐酸量约为入汁的0.1%。树脂膜上沉积物的形成与两膜之间的隔板的结构和参数有关。隔板的厚度、隔板内通道的宽度、通道屈折次数和流程总长度(宽通道的屈折较少、流程较短)以及隔网的形式等,都会影响液体流动的阻力和状态。树脂膜表面上适当的湍流可减少沉积。通过对比实验可选定适宜的形式和参数。

    电渗析的工作温度是很重要的因素,水处理都是在常温下进行。然而,提高温度可以降低液体的粘度,提高离子扩散速度,增大溶液和膜的电导,并提高电渗析器的生产能力,降低单位电耗和处理成本。用不同的膜作试验,在70℃下每m3水的电耗只约为30℃的一半,但用较高的电渗析温度要选用较耐热的膜和隔板。

   
处理糖汁的情况类似,较高的温度可降低糖液的粘度,提高电渗析的效果。试验说明,在60℃下渗析和40℃相比,灰分除去较多,糖汁纯度提高较大。

   
试验用电渗析器处理甘蔗糖厂的清汁,所用的树脂膜为苯乙烯系磺酸型阳离子树脂和季胺型阴离子树脂,尺寸为50×100cm,有效面积为3445cm2,有100对膜,单程工作,将两组串联使用。清汁过滤并冷却到45℃后进入渗析器,流量为300~450L/h,渗析器的电压为100V。清汁灰分除去50~70%,纯度提高4~6度,蔗糖损失约0.35%,用电量为2~2.5kW.h /m3。

   
用电渗析器处理糖浆,它有20对膜和板,每对膜面积232cm2。糖浆先稀释到不同浓度(15~35oBx),分别通过电渗析器,研究浓度的影响。结果说明,在糖液浓度低时,灰分除去率较高,超过40% ,用较低的电流和电压已有良好效果;随糖液浓度升高,灰分除去率明显降低,用较高电流和电压的效果稍为好些。每用1度电除去的灰分,在几种条件下都可超过3kg,这意味着煮炼间可多收回数kg的糖,如不计算设备及其他费用,用电渗析处理糖汁的经济效益相当好。

   
糖液浓度高时电渗析的效果较低,是由于糖液粘度大,妨碍了离子透过渗析膜。因此,将电渗析用于稀糖液比较适合。为充分发挥电流的作用,可用1.5A电流。按此推算出,一个每小时压榨500吨甘蔗的糖厂,如用电渗析器处理15oBx的糖汁,需用电375kW.h,预计可多产糖960kg;如处理25oBx的糖液,需用电235kW.h(灰分除去量不如前者),多产糖约600kg。电渗析器所需面积为2970m2。

 
 
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