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我国是世界产糖大国之一,国内外市场对高品质白砂糖的需求越来越大,在高品质白砂糖生产过程中糖浆的脱色是技术关键及难题之一,新型高效脱色材料的研制就成了制糖业的研究热点。以蔗渣为原料制备高效糖浆脱色材料,不仅价格低廉,同时对资源的循环利用、制糖工业的可持续发展具有重大现实意义。
本文以蔗渣为原料,碱化预处理后,以Fe2+/H2O2为引发剂,通过接枝共聚的方法,分别制备了伯胺和季铵盐型阴离子交换纤维:接枝丙烯酰胺后用乙二胺氨化,得到伯胺型离子交换纤维PGSB-NH3+Cl-;直接接枝甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,制得季铵型离子交换纤维PGSB-N(CH3)3+Cl-;通过与环氧氯丙烷反应引入环氧基后用三甲胺氨化,制备了第二种季铵型离子交换纤维PGSB-ECH。通过元素分析(EA)、红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、吸附测试等方法对所得离子交换纤维进行了结构性能表征。考察了制备过程中单体浓度、反应时间、反应温度对接枝率的影响,评价了自制离子交换纤维对赤砂糖糖液静态脱色与动态脱色以及再生性能。
研究结果表明,三种离子交换纤维PGSB-NH3+Cl-、PGSB-N(CH3)3+Cl-和PGSB-ECH的静态离子交换容量分别高达4.0mmol/g、3.8mmol/g和2.8mmol/g。PGSB-NH3+Cl-与辽源产商品化的季铵盐型强碱性阴离子交换纤维(AIEF)脱色效果相当,每克可处理250mL浓度为2%的赤砂糖溶液,脱色率达80%以上;同等条件下PGSB-N(CH3)3+Cl-脱色率也可达70%以上,PGSB-ECH脱色率达65%。三种纤维的脱色效果均远远好于相同类型商品离子交换树脂(AIER)。同时,以10%NaCl溶液为再生液,对三种纤维均有很好的再生效果。
以蔗渣为原料制备的高效糖浆脱色材料具有原料价格低廉、脱色效能好、脱色速度快、处理糖液量大、再生容易等优点,因此进一步将此工艺进行产业化研究具有广阔的前景。