去除黄酒中有害醇类吸附材料的制备及其性能的研究

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黄酒是一种低酒精度和含有丰富功能性成分的保健酒,但是其过高的甲醇、高级醇等醇类物质会对人体造成损害,必须限制其含量。因此,本文以PS-Cl为前体采用Friedel-Crafts反应制备HCP树脂和原位生长法制备CS@MOFs复合珠,通过SEM、FTIR、TG、XRD、XPS、BET方法对两种材料的微观型貌和化学结构进行分析,研究了两种吸附材料分别对高级醇和甲醇的吸附效果,建立了相关的动力学和热力学模型,旨在开发特性好、吸附量高的去除黄酒中有害醇类的新型材料,为黄酒中有害醇类的去除提供理论依据。主要研究工作与结果如下:(1)HCP树脂制备及其吸附异戊醇特性的研究。以PS-Cl为前体,采用Friedel-Crafts反应合成HCP树脂,并用氨基改性HCP树脂。SEM观察到HCP树脂表面光滑、HCP-EDA树脂表面粗糙。FTIR、XPS分析表明HCP树脂引入羰基,HCP-EDA树脂已接枝氨基基团。其中,HCP树脂对异戊醇具有良好的吸附选择性,而经过氨基改性的HCP树脂对异戊醇的吸附量降低。在85℃、4h制备的HCP树脂对异戊醇的吸附效果最佳。吸附热力学符合Freundlich模型且吸附是吸热的,吸附动力学属于准二级动力学吸附;5次循环使用后对异戊醇的吸附量仍可达到第一次的82.31%。微孔比表面积占总比表面积的65.03%,推测HCP树脂吸附异戊醇的机理在于,一半以上的微孔结构,以及醛基基团的氧元素与异戊醇的羟基基团的氢元素形成氢键,氢键作用与准二级动力学的化学吸附一致,对异戊醇的吸附作出贡献。(2)CS@MOFs复合珠制备及其吸附甲醇性能的研究。采用原位生长法制备了CS@MOFs复合珠,SEM观察到MOFs均匀分散在壳聚糖中。FTIR、XRD、XPS分析表明已将MOFs相应的基团引入复合珠中。其中CS@ZIF-8复合珠对甲醇具有吸附选择性,当金属含量为200 m M、比例为1:5时吸附甲醇效果最佳。吸附热力学符合Langmuir模型,吸附动力学属于准二级动力学吸附,说明存在化学吸附。吸附平衡时Zn2+浓度达到0.52 mg/L,有99.66%的ZIF-8仍然负载在复合珠中,低于WHO饮用水标准限值5 mg/L,5次循环使用后吸附量为第一次吸附量的77.82%。微孔比表面积占总比表面积的93.3%,推测CS@ZIF-8复合珠吸附甲醇的机理主要是其微孔结构,以及存在的氧元素和氮元素分别与甲醇的羟基基团的氢元素形成氢键,与准二级动力学模型相对应,且ZIF-8的疏水相互作用形成甲醇分子的吸附通道,对甲醇的吸附作出贡献。(3)HCP树脂和CS@ZIF-8复合珠处理黄酒对其品质影响的研究。HCP树脂静态吸附添加量为1%时吸附平衡,高级醇的去除率为55.4%;并对黄酒进行动态吸附综合考虑流出液体积为40 BV。CS@ZIF-8复合珠静态吸附添加量为0.6%时吸达到平衡,甲醇的去除率为39.2%。HCP树脂和CS@ZIF-8复合珠静态吸附前后p H值、总糖、非糖固形物含量、总酚的理化指标变化在5%以内,氨基酸含量变化在10%以内;香气成分苯乙醇分别保留为吸附前的92.6%和93.88%。HCP树脂动态吸附较好维持了黄酒的理化指标和氨基酸含量。
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