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沸石晶体结构的基本单位是硅(铝)氧四面体,沸石基本结构特征表现为三个部分:一是硅铝酸盐格架;二是格架中的孔道、孔穴和阳离子;三是以中性水分子存在于沸石晶格中的沸石水,当沸石受热时,沸石脱水而使晶体中的孔道和孔穴空旷,从而产生分子筛效应。沸石是我国资源量分布较广的一类非金属矿产,由于其具有质轻易碎、硬度较低、孔隙度高、比表面积大等特点以及良好的离子交换、吸附、催化、耐酸、耐辐射性能,已被广泛应用于石油化工、环境保护、农牧业、建材工业、轻工业及尖端技术等诸多领域。本课题目的在于探索一种糖汁脱色剂,天然沸石的吸附能力较差,通过改性试剂对其进行改性处理,提高其吸附能力。利用沸石的吸附能力对糖汁进行提纯脱色,提高白砂糖的质量。
通过本实验得出一下结论:与加热、NaOH溶液改性方法相比,用HC1溶液改性能明显提高脱色率,比天然沸石提高20%以上,取HC1溶液浓度为1mol/L最为经济合理。沸石改性的最佳条件为:HC1溶液浓度为1mol/L,水浴温度为80℃,时间为2小时,沸石粒径越小,改性沸石的脱色率也越高,改性效果越好。进一步研究了改性沸石分子筛对清汁、糖浆应用的最佳工艺条件。改性沸石分子筛对清汁应用的最佳工艺条件为:搅拌时间为30min,pH值为7.0,改性沸石分子筛的加入量为5g/100ml,脱色率可达64.8%;改性沸石分子筛对清糖浆应用的最佳工艺条件为:搅拌时间为30min、pH值为7.0、改性沸石分子筛加入量为6g/100ml,脱色率可达39.8%。
在此基础上探究了改性沸石分子筛的吸附性能,通过实验数据得出吸附等温曲线,相关系数为0.95,完全遵循Freundilich吸附等温方程。进行了沸石分子筛的再生研究,得出其完全可以重复利用。并用X衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对改性前后、再生后的沸石分子筛进行了结构表征。
最后对改性沸石分子筛进行展望,它在制糖业展现出了良好的应用前景,值得在这一领域进行研究探讨。