凹土基微滤膜处理纤维素酶发酵液研究

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摘要:为了实现凹土基微滤膜在纤维素酶发酵液过滤过程中的应用，以提高酶产品的品质，本文使用凹土基微滤膜过滤澄清纤维素酶发酵液，考察了膜面流速和跨膜压差等操作参数对微滤过程的影响，优化操作工艺。结果表明，在一定范围内，随着膜面流速的增大，微滤膜的渗透通量逐渐提高；跨膜压差对微滤膜的渗透通量影响也很大，跨膜压差为0.15MPa时，微滤膜的渗透通量达到最佳。当膜面流速为2.2 m/s、跨膜压差为0.15 MPa时，过滤效果最好，蛋白质的截留率达到82.89%，而酶的活性损失仅为8.3%。过滤1 h以后，膜污染严重，用去离子水和0.01 mol/L 的NaOH溶液清洗被污染的凹土基微滤膜，膜通量恢复到新膜通量的90%左右。59318

毕业论文关键词：凹土基微滤膜，纤维素酶发酵液，操作参数，膜清洗

Abstract: Attapulgite microfiltration membranes are used to clarify the cellulase fermentation broth. The effects of the operating conditions such as transmembrane pressure and crossflow velocity were studied. The results showed that the increasing of transmembrane pressure and crossflow velocity are beneficial to the improvement of membrane permeate flux. The appropriate operating conditions are T = 25 ± 3 ℃, v = 2.2 m/s, ∆P = 0.15 MPa. Under this condition, the retention rate of protein is 82.89% and the loss rate of enzyme activity is 8.3%. Filtering an hour later, membrane fouling is serious, the fouled membrane can be successfully regenerated with deionized water and 0.01 mol/L NaOH cleaning, the membrane water flux recovery rate was about 90%.

Keywords: attapulgite ceramic microfiltration membrane, cellulase fermentation broth, operation parameter, membrane cleaning

1 引言 3

1.1 膜分离技术 3

1.1.1 膜的种类 3

1.1.2 膜分离技术的分类 3

1.1.3 多孔陶瓷膜的过滤流程 4

1.1.4 膜污染及其影响因素 4

1.1.5 膜清洗方法 5

1.2 发酵液的处理 6

1.3 本文的研究目的 6

2 实验部分 6

2.1 实验原料和设备 6

2.2 膜分离装置与工艺流程 7

2.3 浊度的测定 8

2.4 纤维素酶活性的测定 8

2.5 蛋白质的含量测定 9

3 结果与讨论 9

3.1 膜面流速对膜渗透性能的影响 9

3.2 膜面流速对发酵液澄清效果的影响 10

3.3 跨膜压差对膜渗透性的影响 11

3.4 跨膜压差对发酵液澄清效果的影响 12

结论 14

参考文献 15

致谢 18

1 引言

1.1 膜分离技术

膜分离技术是指借助于外界能量或化学位差的推动，通过特定膜的渗透作用，实现对两组分或多组分混合的液体或气体进行分离、分级、提纯以及浓缩富集的技术。膜分离技术作为一种新型高效的分离技术[1,2]，具有分离效率高、无相变、无二次污染、高效、节能、过程简单、设备和操作简单、易于放大并且能与其他分离技术相耦合等优点。