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不同粉状活性炭对淀粉糖浆脱色性能的区别

不同粉状活性炭对淀粉糖浆脱色性能的区别

编辑:天空彩票手机开奖 发布日期:2018-06-23 11:35

不同粉状活性炭对淀粉糖浆脱色性能的区别

由于不同种类的活性炭的比表面积、比孔容积及孔径分布不同,它们的吸附性能存在很大的差异。液相脱色是活性炭的主要应用领域之一,活性炭的脱色性能目前国内通常是通过检測焦糖色素脱色力或亚甲基蓝的脱色力来评价:焦糖色素脱色力代衣活性炭大孔含量的多少,碘吸附值代表活性炭微孔的发达程度,而亚甲基蓝吸附值代表中孔的发达程度。但是在长期的应用实践中,人们发现检验效果和实际脱色效果并不一致,有时相差很大。如何选择低价、脱色效果好的活性炭和评价其吸附效果,对降低成本,引导生产具有重要意义。

本实验从吸附容量(单位活性炭的吸附量)着手,对三种粉状活性炭的脱色性能进行评价。

1材料与方法

1.1主要仪器

阿贝折光仅:WAY2W型,上海精密科学仪器有限企业生产;电子天平:HA-180M型:

4孔数显恒温水浴锅;紫外可见光分光光度计: Lambda35。

1.2实验材料

淀粉糖浆:固形物32%,由广州双桥股份有限企业提供;炭粉:CG1: NORIT企业提供;DXULTRA:NORIT企业提供;303复检龙岩利达化工厂。

1.3实验方法

根据物理化学的理论,在一定温度下因体吸附剂对未知组分溶液的吸附,吸附平衡时吸附量与溶液中溶质的浓度有一定的关系,可用下式表示:

q=KC1/m

此式即为付伦得利式 Fmmdlich)吸附等温方程。

式中:q—单位吸附剂的吸附量;

   C—达到吸附平衡时,被吸附物质的浓度;

   K—实验常数,与吸附剂的种类、溶质溶度的表示方法、温度等条件有关;

   l/m—常数,与温度等有关。

据资料报导,当色素浓度为未知时,可用杂质的某些特性如吸光度来提供浓度的数据。由于吸光度与色素浓度成正比关系:A=Ka(A—吸光度;a-色素浓度)。

设吸附前糖浆吸光度A0=Ka0,吸附平衡时糖浆的吸光度为A1=Ka1,此时吸光度若用对原糖浆吸光度的相对浓度表示,C=A1/A0=Ka1/Ka0,则吸附色素量为1-C。设用吸附剂的量为M,则单位吸附剂的吸附量,

q=(1-C)/M   (1)

代入(1)式得:

(1-C)/M=KC1/m(2)

(2)式两边取对数

lg(1-C)/M=lgK+1/mlgC (3)

在一定的温度下,对相同量的糖浆,投入不同量的吸附剂M,可得到不同的C,以lgC为横坐标

lg(1-C)/M为纵坐标作图并进行回归整理,可得到一直线,这就是吸附等温线。在相同的条件下,做出每种吸附剂的吸附等温线,比较等温线的截距和斜率,便可评价吸附剂的吸附效能。

2结果与分析

2.1吸附温度的选择

准确称取淀粉糖浆100g各5份,置于5个不同的烧杯中,按3‰的量加入某一炭粉,分别置于55℃、60℃、65℃、70℃和75℃进行脱色30min,然后过滤,于440mm测量吸光度,吸光度最低,脱色效果最好。

结果如表1所示。

表1温度对脱色效果的影响

温度/℃ 55 60 65 70 75
OD440 0.0333 0.0313 0.0305 0.0312 0.0334

从表1可知,当温度为65℃时,吸光度最低,脱色效果最好。因此,选择65℃为本次实验的吸附温度。

2.2吸附时间的选择

同样按照2.1条件,固定脱色温度为65℃对淀粉糖浆脱色,脱色时间分别为10min、20min、30min、40min、50min和60min,然后过滤,于440nm测量吸光度。脱色效果表2所示。

表2 吸附时间对脱色效果的影响

时间/min 10 20 30 40 50 60
OD440 0.0556 0.0468 0.0399 0.0352 0.0346 0.0344

从表2可知,炭粉对淀粉糖浆的脱色,在一定温度范围内,随着时间的增加,脱色效果越好。时间超过40min,色泽没有明显的提高,因此,选择40min为本实验的吸附时同。

2.3吸附等温线

三种活性炭的吸附等温线

以上面所选择的脱色温度和时同为条件,绘制在此条件下的吸附等温线(如图1)。根据吸附前后糖浆的色值A0和A1,算出吸附达平衡时糖液中色素的相对浓度C=A1/A0以及单位炭粉(g)吸附的色素量(1-C)M,并计算出不同炭粉量下的脱色率(如表3-表5)。

对表3-表5中的C和(1-C)/M分别取常用对数,lg(1-C)/M=lgK+1/mlgC的K与1/m以及相关系数R(见表6)。

表3 303炭粉对糖浆的脱色效果

序号 加炭量M/g 脱色前吸光度A0 脱色后吸光度A1 平衡相对浓度C=A1/A0 单位吸附量(1-C)/M 脱色率/%
1 0.10 0.2382 0.0989 0.415 5.847

58.47

2 0.20 0.2382 0.0506 0.212 3.938 78.76
3 0.30 0.2382 0.0310 0.130 2.899 87.00
4 0.40 0.2382 0.0227 0.095 2.2618 90.47
5 0.50 0.2382 0.0189 0.079 1.8416 92.08

表4CG1炭粉对糖浆的脱色效果

序号 加炭量M/g 脱色前吸光度A0 脱色后吸光度A1 平衡相对浓度C=A1/A0 单位吸附量(1-C)/M 脱色率/%
1 0.10 0.2382 0.1038 0.436 5.644

56.44

2 0.20 0.2382 0.0646 0.271 3.643 72.87
3 0.30 0.2382 0.0418 0.176 2.748 82.44
4 0.40 0.2382 0.0334 0.141 2.147 85.87
5 0.50 0.2382 0.0267 0.1120 1.776 88.80

表5  DX炭粉对糖浆的脱色效果

序号 加炭量M/g 脱色前吸光度A0 脱色后吸光度A1 平衡相对浓度C=A1/A0 单位吸附量(1-C)/M 脱色率/%
1 0.10 0.2382 0.1081 0.454 5.460

54.60

2 0.20 0.2382 0.0848 0.356 3.221 64.41
3 0.30 0.2382 0.0676 0.284 2.387 71.60
4 0.40 0.2382 0.0571 0.240 1.900 76.01
5 0.50 0.2382 0.0476 0.200 1.600 80.02

表6  三种炭的吸附等温方程及相关系数

序号 炭粉种类 等温吸附方程 相关系数
1 303 y=0.6796x+1.0408 R2=0.9894
2 CG1 y=0.8385x+1.0508 R2=0.9953
3 DX y=1.4808x+1.2084 R2=0.9763

从表6可看出,炭粉对糖浆色素的吸附,相关系数最大者为0.9953,最小者为0.9763。说明色素的相对浓度C与单位炭粉的吸附量(1—C)/M线性关系显著。其吸附过程以物理吸附为主,完全遵循Fmmdlich吸附等温方程,因此可根据某吸附等温线分析及比较不同炭粉对糖浆脱色效能的优劣。从图1可以看出,303炭粉所得到的吸附等温线位置最高,说明单位质量的活性碳吸附色素的量大,303最好,CG1次之,DX最差。

3讨论

在实验的条件下,三种炭粉对淀粉糖浆的脱色均遵循Fmmdlich吸附等温方程,在实际生产中,如果知道某种产品对脱色后糖浆色素浓度的要求,可以通q=(1-C)/M,便可得知所需炭粉的用量。通过比较,选择经济合理、吸附性能好的炭粉,在实际生产中可降低生产成本,提高产品合格率,提高经济效益。

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