Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất pervaporation của màng cellulose vi khuẩn composite: khử nước hỗn hợp nhị phân nước–hữu cơ
Tóm tắt
Acetobacter xylinum (Gluconacetobacter xylinus) là một loại vi khuẩn sản xuất cellulose ngoại bào trong điều kiện nuôi cấy tĩnh. Ma trận cellulose có cấu trúc mạng lưới dày đặc cùng với các vi khuẩn hình thành cellulose bị mắc kẹt thường được gọi là pellicle. Màng/ phim cellulose vi khuẩn đã được xử lý và biến đổi thành màng cellulose vi khuẩn composite (CBCM) để tách lớp nước–hữu cơ qua phương pháp pervaporation. CBCM được chuẩn bị bằng cách phủ với alginate hoặc alginate + polyvinylpyrrolidone và liên kết chéo bằng glutaraldehyde. Hiệu suất pervaporation được xác định bằng cách sử dụng các hỗn hợp nước–hữu cơ như nước–ethanol (1:1), nước–isopropanol và nước–aceton. Hiệu suất pervaporation của CBCM hiệu quả hơn đối với các hỗn hợp zeotropic (nước–aceton) so với các hỗn hợp azeotropic đã được nghiên cứu (nước–ethanol và nước–isopropanol). Độ chọn lọc của CBCM được tìm thấy là 4.8, 8.8, 19.8 cho các hỗn hợp nước–ethanol, nước–isopropanol và nước–aceton, tương ứng. Flux thấm cho hỗn hợp nước–aceton được tìm thấy là 235 ml/m2/h. Nghiên cứu hiện tại chứng minh rằng CBCM có thể được sử dụng để tập trung các hỗn hợp nhị phân tạo azeotropic cũng như zeotrope thông qua việc pervaporation ưu tiên nước, với yêu cầu năng lượng thấp so với phương pháp chưng cất đã được thiết lập. Ngoài ra, các ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu, nhiệt độ hoạt động, độ dày màng và phương pháp chuẩn bị CBCM đến hiệu suất pervaporation đã được đánh giá. Các nghiên cứu với CBCM chỉ ra rằng nồng độ ethanol 94.5%, acetone 98% và isopropanol 98.5% có thể đạt được từ các hỗn hợp nước 50% ban đầu của những hóa chất này thông qua pervaporation. Trong trường hợp hỗn hợp isopropanol–nước, tính năng tách của màng trở nên rõ ràng hơn khi nồng độ đạt được là 98.5%, so với các hỗn hợp nhị phân khác. Các đặc tính bề mặt của CBCM được tiết lộ thông qua kính hiển vi quét electron. Dựa trên các tính chất của nó, CBCM có thể hữu ích cho việc tách lớp pervaporation của những hóa chất này ở nhiệt độ và áp suất vừa phải. CBCM có thể được sử dụng trong quá trình xử lý hậu sản xuất các phân tử dễ bị phân hủy bởi nhiệt và tạo hương vị trong lĩnh vực công nghệ sinh học thực phẩm và chế tạo các bioractor màng để làm sạch sản phẩm trực tuyến. Các nghiên cứu thêm đang được tiến hành để sử dụng màng cho việc gắn kết các enzyme xử lý thực phẩm.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Lipinzki F., Field R.W., Ten P.K., 1999 Pervaporation based hybrid process: a review of process design, applications and economicsJournal of Membrane Science 153:183–210
Mansouri J., Fane A.J., 1999 Osmotic distillation of oily feedsJournal of Membrane Science 153:103–120
Nam S.Y., Lee Y.M., 1999 Pervaporation separation of methanol/methyl t-butyl ether through chitosan composite membrane modified with surfactantsJournal of Membrane Science 159: 63–71
Ramana K.V., Tomar A., Singh L., 2000 Effect of various carbon and nitrogen sources on cellulose membrane synthesis by Acetobacter xylinumWorld Journal of Microbiology and Biotechnology 16: 245–248
Singh, L., Ramana, K.V., Banerjee, S., Dube, V. & Chauhan, R.S. 1996 Studies on bacterial cellulose membrane production and its structural properties. In Proceedings of the XIV National symposium on Membranes in Chemical and Biochemical Industries, Indian Institute of Technology, Delhi, India, pp. 31–34
Vinita D., Saxena C., Singh L., Ramana K.V., Chauhan R.S., 2002 Pervaporation of binary water ethanol mixtures through bacterial cellulose membraneSeparation and Purification Technology 27:163–171
Watanabe K., Yamanaka S., 1995 Effects of oxygen-tension in the gaseous-phase on production and physical-properties of bacterial cellulose formed under static culture conditionsBioscience Biotechnology and Biochemistry 59: 65–68
Yamanaka S., Watanabe K., Kitamura N., Iguchi M., Mitsuheshi S., Nishi Y., Uryu M., 1989 The structure and mechanical properties of sheets prepared from bacterial celluloseJournal of Materials Science 24: 3141–3145
Yeon K.H., Won H.H., 1999 Influence of ceramic support on pervaporation characteristics of IPA–water mixtures using PDMS/ceramic composite membraneJournal of Membrane Science 159: 29–39