[发明专利]一种过滤吸附剂材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤吸附剂材料及其制备方法和应用，具体涉及一种以助滤材料为主要原料进行改性得到的过滤吸附剂材料及其制备方法和应用方法，属于过滤助滤技术领域。

背景技术

过滤是一个广泛的范畴。在对流体物质进行过滤时，首选是选择一种过滤元件，例如常用的滤纸、滤膜等元件，用于过滤截留流体中的不能通过过滤元件的物质。以膜技术为例，如以孔径的大小来分类，膜的孔径可小到零点几个纳米到几个微米。因为流体中被截留的物质都有一定的分子尺寸，膜技术在理论上几乎可过滤一切非溶性和可溶性物质。然而具体一项过滤技术的选择要综合技术的可行性和成本要求，以及过滤产品的质量标准来决定，即并非所有的工业生产中都需要使用纳米级或微米级的膜过滤元件。在一些应用领域中，多使用例如覆盖有充分精细编织的塑料或金属织物的圆柱管或类晶片结构的过滤元件。

本领域的公认常识是：流体物质被过滤元件或过滤装置过滤后，其被截留的不溶性物质就会在过滤元件或装置上形成滤饼，而滤饼厚度达到一定程度饱和后，其流体就很难再被过滤，而需要对过滤元件进行更换并开始新一轮的过滤操作。因此，在实际工业过滤操作中，往往还需要在预过滤的流体中加入一种“助滤材料”以捕获流体中的各种不溶性的物质。助滤材料可以与过滤元件结合使用以提高过滤性能。助滤材料可以先加入流体混合后再进入过滤元件，过滤掉流体后，助滤材料停留在过滤元件上形成薄层，这样的过滤元件与薄层的组合也作为一种特殊的过滤装置来使用。因此，在过滤流体时，向流体中加入助滤材料，使得助滤材料能被截留在过滤元件上，从而增加滤饼厚度和面积，可提高滤饼捕获流体中不溶性物质的容量，提高过滤的效能。

现有技术中的助滤材料通常选自硅藻土、珍珠岩或纤维素等等。这类物质特别适用在过滤过程中有效物理捕获不溶性物质，因为它们具有复杂的多孔结构和网络空间；但是，单纯利用这种助滤材料还不能完全有效的过滤更加微观尺寸的流体中的预过滤物质，因此，还需要在助滤材料的使用中配合使用一种吸附材料。吸附材料能使流体中的微观结构分子粘附至其表面，它们具有相对大的表面积和孔隙率。

在啤酒的工业生产中，常常会产生浑浊现象。因为啤酒是一种成分复杂、稳定性不强的胶体溶液，在其贮存过程中易产生浑浊现象。对于浑浊的出现一般有3种解释：一是厂家忽视了啤酒中胶体的稳定性而未采取有力的稳定措施；二是厂家为降低成本采取了一些不利于啤酒稳定性的措施，如缩短酒龄；三是厂家遇到了新型的啤酒浑浊，如啤酒“晕车”现象。伴随着啤酒市场的扩展，长途运输是不可避免的，而长途运输过程的震荡、温度波动等因素，很有可能促使啤酒产生浑浊。根据啤酒浑浊微粒的可视性分为不可见性浑浊和可见性浑浊。不可见性浑浊是指啤酒失光呈雾状，但不能将其中的浑浊微粒用肉眼分辨出来，称为假浑浊。假浑浊主要是由小于0.1微米的微粒引起的入射光线在90度方向上的强烈色散导致的，这些微粒的成分主要是逆α-葡聚糖，主要来自于大麦胚乳中淀粉的不可分解部分。可见性非生物浑浊微粒可被肉眼直接识别，常见的有：蛋白质-多酚复合物、草酸钙、金属蛋白、碳水化合物、酒花树脂、酵母、杂质等。迄今为止，引发啤酒失光浑浊最常见的原因是多酚、蛋白的复合。

因此，如何高效除去啤酒中的非溶性粒子、可溶性浊度蛋白和可溶性浊度聚酚，同时控制啤酒生产的成本，是啤酒生产企业的重点关注问题。尽管膜技术可用于啤酒过滤，但无论是从成本和技术的可行性上，都不是最佳的选择。目前最为可行的技术仍然为硅藻土与硅胶和PVPP的混合使用。有别于膜技术，硅藻土、硅胶和PVPP均为粉末状。在一些特殊的应用中，硅藻土可用膨胀珠光岩和纤维素取代。作为一个实例，首先把硅藻土和水（或啤酒）形成矿浆，然后在一块隔膜上过滤形成预涂层，需要过滤的啤酒则和硅藻土、硅胶、PVPP混合至一定浓度，然后引入预涂层开始过滤。随着过滤的进行，由上述材料形成的滤饼越来越厚，最后即便在一个很高的压力下，过滤也变得难以继续时，过滤终止，将滤饼和预涂层除去，然后换上新材料进入下一个过滤循环。在这个循环过程中，硅藻土为多孔性物质，主要用于除去啤酒中的非溶性粒子，硅胶用于吸附啤酒中的可溶性浊度蛋白质，PVPP则用于吸附啤酒中的可溶性浊度聚酚。这些吸附了可溶性浊度蛋白质的硅胶和吸附了可溶性浊度聚酚的PVPP最终留在滤饼内，并在每一个过滤循环完成时除去，从而达到除去啤酒中非溶性粒子和可溶性浊度物质的目的。这一过滤技术在应用中的问题是：为达到高效吸附，粉末状的硅胶和PVPP通常都要比较细，但是过细的硅胶和PVPP将使过滤速度下降，而过滤速度的降低使过滤周期缩短，生产成本提高。此外，PVPP的价格昂贵，也成为酿造行业不得不考虑的问题。