第一篇：玻璃工藝學(xué)論文

XXXXX 學(xué) 院

《玻璃工藝學(xué)》課程論文

題目平板玻璃的生產(chǎn)方法

學(xué)生姓名： XXXXXX 學(xué) 號(hào)： 2012XXXXXX 專業(yè)班級(jí)：

指導(dǎo)教師： XXXXXX 論文成績(jī)：

平板玻璃的生產(chǎn)方法 《玻璃工藝學(xué)》課程論文

【摘要】：普通平板玻璃生產(chǎn)的方法有四種：浮法、垂直引上法（包括有槽、無槽、旭法）、平拉法、壓延法等。玻璃生產(chǎn)過程十分復(fù)雜，優(yōu)質(zhì)低成本玻璃產(chǎn)品的生產(chǎn)涉及工廠（生產(chǎn)線）設(shè)計(jì)及建設(shè)、原料選擇、原料加工、配合料制備、玻璃熔化、玻璃成型、玻璃退火、玻璃切割、包裝等多個(gè)方面?！娟P(guān)鍵詞】：平板玻璃、原料、配合料、退火、加工成型

引言

要獲得優(yōu)質(zhì)低成本的玻璃產(chǎn)品，首先要優(yōu)化設(shè)計(jì)玻璃成分，然后精選原料，精細(xì)加工，嚴(yán)禁配料，原料加工的各環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格要求、嚴(yán)格管理才能獲得預(yù)期效果，然后正確將配合料輸送至玻璃熔窯進(jìn)行熔制，在玻璃生產(chǎn)中，混合均勻的配合料經(jīng)過高溫加熱熔融，形成均勻、透明、純凈適合于成型玻璃液，最后經(jīng)過方法成型、退火后制成一塊完美的平板玻璃。

正文

1、原料的制備和配合料的組成與輸送

1.1、原料的制備和加工

用于制備玻璃配合料的各種物質(zhì)，統(tǒng)稱為原料。生產(chǎn)玻璃的原料有很多種，根據(jù)它們的作用和用量不同，通常把它們分為主要原料和輔助原料兩大類。

主要原料包括：（1）引入二氧化硅的原料主要是石英砂（硅砂）、石英砂巖、石英巖、脈石英等。（2）引入氧化鋁的原料主要是長(zhǎng)石（鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石）、高嶺土、葉臘石等，一般的平板玻璃要用鉀長(zhǎng)石，用鈉長(zhǎng)石較少，用高嶺土和葉臘石幾乎沒有。（3）引入氧化鈉的原料主要是純堿、芒硝、氫氧化鈉、硝酸鈉等，一般平板玻璃主要用純堿。（4）引入氧化鉀的原料主要是鉀長(zhǎng)石、碳酸鉀、硝酸鉀，一般平板玻璃用鉀長(zhǎng)石。（5）引入氧化鈣的原料主要是白云石、方解石、優(yōu)質(zhì)石灰石、含鎂石灰石，一般平板玻璃要用白云石和優(yōu)質(zhì)石灰石。（6）引入的氧化鎂的原料主要是白云石、菱鎂礦，一般平板玻璃用白云石。輔助材料主要包括：（1）澄清劑，（2）氧化劑，（3）還原劑，（4）助溶劑，（5）著色劑，（6）脫色劑。此外，碎玻璃也是生產(chǎn)玻璃的主要原料之一。

原料加工是指從塊狀礦石制得一定粒度的粉狀原料的過程，主要包括破碎、粉碎、篩分等工序。原料經(jīng)破碎、粉碎后，分散度增加，其表面積大為擴(kuò)大，這就相應(yīng)增加了配合料各顆粒之間的接觸，加速了它們?cè)谌壑茣r(shí)的物理化學(xué)反應(yīng)，提高了熔化速度和玻璃液的均勻度。

1.2、配合料的制備與輸送

原料車間的主要職責(zé)是制備出質(zhì)量合乎要求的配合料。其制備過程，首先是計(jì)算出玻璃配合料的配方，再根據(jù)料方稱量出所需各種原料的質(zhì)量，并且無漏失的送到混合機(jī)中，然后在混合機(jī)中混合，成為成分均勻的配合料，并通過輸送設(shè)備平穩(wěn)地送到窯頭料倉中。幾種平板玻璃的組成看下表。

2、玻璃熔制

在玻璃生產(chǎn)中，混合均勻的配合料經(jīng)過高溫加熱處理熔融，形成均勻、透明、感激純凈適合于成型玻璃液的過程稱為玻璃的熔制。玻璃熔制是玻璃生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，熔制的質(zhì)量和速度決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。熔制不良對(duì)玻璃的質(zhì)量、產(chǎn)量、生產(chǎn)成本、燃料消耗及熔窯的使用壽命都有很大的影響。

玻璃熔制是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，它包括一系列物理變化（如加熱、揮發(fā)、熔化、排除吸附水、晶型轉(zhuǎn)化）、化學(xué)變化（如分解反應(yīng)、固相反應(yīng)、排除化學(xué)結(jié)合水等）、物理化學(xué)的變化（如氣液相的平衡、各部分的相互溶解等）。

從配合料加熱到熔制成玻璃液，整個(gè)過程大體上分為五個(gè)階段：（1）、硅酸鹽形成：配合料中的各組分在800～1000℃的溫度作用下發(fā)生一系列物理、化學(xué)和物理化學(xué)變化，主要反應(yīng)結(jié)束后，大部分奇臺(tái)產(chǎn)物逸出，配合料變成了由硅酸鹽和游離二氧化硅組成的不透明的燒結(jié)物。（2）、玻璃液的形成：配合料加熱到1200℃時(shí)，形成了各種硅酸鹽，出現(xiàn)了一些熔融體，還有一些未融化的石英砂粒，溫度繼續(xù)升高，硅酸鹽和石英砂粒完全熔融，成為含有大量可見氣泡的、溫度分布和化學(xué)成分都不夠均勻透明玻璃液。（3）、玻璃液的澄清：玻璃液形成階段生成的產(chǎn)物含有大量可見氣泡，從玻璃中去除可見氣泡的過程稱為玻璃液的澄清，玻璃液的黏度隨溫度的升高而降低，黏度低則玻璃液的流動(dòng)性好，有利于氣泡的排除，所以，玻璃液澄清過程應(yīng)處于高溫階段，這一階段玻璃液的溫度約為1400℃，黏度為100Pa·s。（4）、玻璃液的均化：玻璃液形成后，其化學(xué)成分和溫度分布都不夠均勻，所以需要均化，玻璃液的均化與澄清階段沒有明顯的界限，均化階段結(jié)束的溫度可低于澄清的溫度。（5）、玻璃液的冷卻：澄清均化后的玻璃液溫度高、黏度低，不適合成型，需要均勻冷卻到成型溫度，以適應(yīng)制品成型的需要，成型溫度比澄清溫度低200～300℃左右。

3、平板玻璃成型

平板玻璃的成型方法目前主要有浮法、壓延法、平拉法等。目前一些傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法都逐漸被淘汰，例如垂直引上法等。下面我們主要介紹另三種成型方法。

3.1、浮法成型

浮法是指熔窯中熔融的玻璃液在流入錫槽后在熔融金屬錫液的表面上成型平板玻璃的方法。浮法玻璃生產(chǎn)的工藝過程是：來自池窯的經(jīng)融化、澄清、冷卻的優(yōu)質(zhì)玻璃液，進(jìn)入錫槽后，漂浮在熔融錫液表面，完成攤平、拋光、冷卻、成型等過程，形成高質(zhì)量的平板玻璃。

熔窯內(nèi)配合料經(jīng)熔化、澄清、冷卻成為1100～1150℃的玻璃液，通過熔窯與錫槽相連接的流槽，流入到熔融的錫液面上，在自身重力、表面張力以及拉邊機(jī)的拉引力的作用下，玻璃液攤開成為玻璃帶，在錫槽中完成拋光與拉薄，在錫槽末端的玻璃帶已冷卻至600℃左右，即將硬化的玻璃帶被拉引出錫槽，通過過渡錕太臺(tái)進(jìn)入退火窯。

3.2平拉法法成型

平拉法是在玻璃液的自由液面上垂直拉出玻璃板，拉出的玻璃板高度為700mm左右時(shí)再將該可塑原板在固化前經(jīng)轉(zhuǎn)向錕把原板垂直向上的方向轉(zhuǎn)為水平拉引的方向。平拉法生產(chǎn)平板玻璃初期，多數(shù)是單機(jī)，后來為了提高經(jīng)濟(jì)效益，由一窯一線發(fā)展為一窯兩線、一窯三線到目前世界上最大的一窯四線。

平拉法生產(chǎn)平板玻璃包括淺池平拉和深池平拉兩種工藝。

3.3壓延法成型

壓延法是指玻璃液通過壓延展薄形成平板玻璃的工藝。壓延法有單錕壓延法和對(duì)錕壓延法，單錕壓延法是一種古老的工藝，它是把玻璃液倒入澆鑄平臺(tái)的金屬板上，然后用金屬錕壓而成平板，再送入退火爐退火，這種成型方法無論在產(chǎn)量、質(zhì)量上或成本上都不具有優(yōu)勢(shì)，屬淘汰的成型方法。

連續(xù)壓延法是玻璃液從熔窯尾端溢流口溢出，經(jīng)溢流槽和托磚流到壓延機(jī)的上下壓錕間，再經(jīng)過正在轉(zhuǎn)動(dòng)的上下壓錕的間隙出來，即成所要求厚度的玻璃板。壓延過程的連續(xù)進(jìn)行，一方面是靠壓延錕的拉力，另一方面則靠玻璃液的靜壓差，靜壓差是玻璃液面高于兩壓延錕間隙形成的。壓延錕中間通冷卻水，使流經(jīng)上下壓延錕間的玻璃液迅速冷卻，由液態(tài)變成塑性狀態(tài)，在表面形成半硬性的塑性殼。壓延錕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓延錕與玻璃帶之間的摩擦力使玻璃帶運(yùn)動(dòng)。玻璃帶出壓延錕后，經(jīng)過托板水箱的冷卻和托錕的拖動(dòng)，然后經(jīng)活動(dòng)錕道進(jìn)入連續(xù)退火窯中退火。

4、玻璃退火

退火是玻璃生產(chǎn)中的一個(gè)重要階段，它是指以消除或減弱玻璃制品中殘余應(yīng)力和光學(xué)不均勻性，改善玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)為目的的工藝過程。玻璃退火可以分為兩個(gè)主要過程：一是應(yīng)力的減弱或消除，二是防止應(yīng)力重新發(fā)生。

對(duì)玻璃進(jìn)行退火，有兩種初始條件：一是開始退火錢玻璃溫度高于退火溫度，另一種情況是玻璃溫度低于退火溫度，玻璃的退火溫度取決于玻璃的化學(xué)成分和玻璃的厚度，大多數(shù)Na2O?CaO?SiO2玻璃的退火上限界于500～600℃，具體溫度可以通過經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得知，也可以用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)定。相應(yīng)的，玻璃退火工藝有兩種：一次退火、兩次退火，前者對(duì)成型后的玻璃立即進(jìn)行退火，后者是將成型后的玻璃冷卻后重新加熱到退火溫度進(jìn)行退火。

結(jié)束語

我國的玻璃原料和能源都很豐富，玻璃工業(yè)的發(fā)展有著廣闊的前景，但科技水平和發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距，玻璃生產(chǎn)的很多指標(biāo)均低于國際先進(jìn)水平，因此，我國還應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整技術(shù)、產(chǎn)品、企業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展高檔優(yōu)質(zhì)玻璃制品，進(jìn)一步開發(fā)加工玻璃產(chǎn)品，努力發(fā)展玻璃工業(yè)原料基地、優(yōu)質(zhì)耐火材料、新開發(fā)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備的改進(jìn)和制造等，充分發(fā)揮我國的原料和能源優(yōu)勢(shì)，使玻璃工業(yè)能更好地為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：食品工藝學(xué)論文

罐頭食品的簡(jiǎn)介與發(fā)展 莊時(shí)騰 , 09生轉(zhuǎn)本1 , 0911414 摘要：罐頭食品是農(nóng)副產(chǎn)品加工的重要產(chǎn)業(yè)，也是我國傳統(tǒng)的出口行業(yè)。例如水果罐頭，水產(chǎn)罐頭，肉類罐頭等長(zhǎng)期以來為國家出口創(chuàng)匯，繁榮城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)，保證軍需等方面都做出了較大的貢獻(xiàn)。但1990年以后，由于出口經(jīng)營體制和國內(nèi)外市場(chǎng)的變化，罐頭行業(yè)遇到了前所未有的困難和問題，全行業(yè)步入了低谷。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國家出臺(tái)了扶持農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展的政策，使罐頭食品行業(yè)逐步向好的方向轉(zhuǎn)化，罐頭產(chǎn)量和出口量每年都以兩位數(shù)快速增長(zhǎng)，但也遇到一些問題，因此尋找罐頭食品行業(yè)的發(fā)展對(duì)策成為重中之重。

關(guān)鍵詞：罐頭食品;加工工藝;水果罐頭;水產(chǎn)罐頭;肉類罐頭;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展對(duì)策

The introduction and development of canned food Zhuang Shiteng , Biotechnology , 0911414 Abstract: the canned food is an important agricultural and sideline products processing industry, is one of the traditional export industry.For example, canned fruit, canned aquatic products, canned meat for a long time, such as export country, urban and rural economic prosperity, guarantee the quartermaster and made great contributions.But 1990 years later, due to export management system at home and abroad and the change of the market, canned industry confronted with unprecedented difficulties and problems, the industry into the trough.In the 21st century, the country has issued a support agricultural and sideline products processing industry development policy, and to make canned food industry gradually to a good direction transformation, tin production and exports each year, double-digit rapid growth, but also meet some problems, so looking for canned food industry development countermeasures become top priority.Keywords: canned food processing technology;canned fruit;canned seafood;canned meat;development present situation;development countermeasure

一．罐頭食品

它是指將食品密封在容器中，經(jīng)高溫處理將絕大部分微生物殺滅，同時(shí)防止外界微生物再次入侵，從而使食品在室溫下能長(zhǎng)期貯存的食品保藏方法。1810年由法國N.阿佩爾發(fā)明。初是用沸水煮過的瓶盛裝食品,經(jīng)過100多年的發(fā)展,又出現(xiàn)了先殺菌后裝罐密封的無菌裝罐保藏,現(xiàn)已成為一種主要的食品保藏方法。

二．罐頭食品的加工工藝

罐頭食品的主要工藝流程為原料預(yù)處理—裝罐—排氣—密封—?dú)⒕鋮s—檢驗(yàn)—成品。其中預(yù)處理隨原料和產(chǎn)品類型不同而各有差異，但排氣、密封和殺菌、冷卻為必需工序，是罐頭加工的基本生產(chǎn)過程。因?yàn)楣揞^食品是依靠殺菌來加以長(zhǎng)期保藏的，而不是用防腐劑達(dá)到抑止腐敗微生物來保藏食品的目的。食品裝罐后密封前，將罐內(nèi)頂隙間的空氣盡可能排除，使密封后的罐頭頂隙內(nèi)形成部分真空。一般罐內(nèi)真空度在250～450mmHg柱。排氣的目的是：①阻止需氧菌和霉菌的發(fā)育生長(zhǎng)；②防止或減輕因加熱殺菌時(shí)空氣膨脹而使容器變形或破損，特別是引起卷邊受壓過大，從而影響其密封性；③控制或減輕罐頭食品貯藏中出現(xiàn)的罐內(nèi)壁腐蝕；④避免或減輕食品色、香、味的變化；⑤避免維生素和其他營養(yǎng)素遭受破壞；⑥有助于避免將假膨脹罐誤認(rèn)為腐敗變質(zhì)性脹罐。排氣的方法通常有3種：①熱力排氣法,利用空氣、蒸汽和食品受熱膨脹的原理，將罐內(nèi)空氣排除。常用熱裝罐密封和食品裝罐后加熱排氣兩種方法；②真空封罐排氣法，在真空環(huán)境中封罐；③噴蒸汽封罐排氣法，封罐時(shí)向罐頭頂隙內(nèi)噴射蒸汽，將空氣驅(qū)走而后密封。密封是罐頭食品長(zhǎng)期保存的關(guān)鍵工序之一。密封是使殺菌后的罐頭內(nèi)食品與外界隔絕，不再受到外界空氣及微生物的污染而引起腐敗。當(dāng)罐頭容器喪失（甚至瞬時(shí)間）其應(yīng)有的密封性，就不能達(dá)到長(zhǎng)期保存食品的目的。殺菌的同時(shí)也需將食品中的酶加以破壞，并盡可能保存食品品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值。罐頭借加熱進(jìn)行殺菌,加熱至100℃以上的殺菌稱高壓殺菌,100℃以下的殺菌稱常壓殺菌或巴氏殺菌。殺菌工藝條件主要由溫度、時(shí)間、反壓 3個(gè)主要因素加以控制，達(dá)到不同產(chǎn)品所需求的殺菌強(qiáng)度(F0)值。通常，罐頭食品按pH值分為低酸性(pH>4.5)、中酸性(pH3.7～4.5)、高酸性(pH<3.7)3類,它們是由不同的腐敗微生物（見食品腐敗微生物）引起的，相應(yīng)的有不同的殺菌強(qiáng)度(F0)值。低酸性食品罐頭的殺菌強(qiáng)度要求高，必須用高壓殺菌；而中酸性和高酸性食品罐頭的殺菌強(qiáng)度比較低，一般均用常壓殺菌。冷卻是殺菌后所進(jìn)行的以減少對(duì)食品品質(zhì)的影響。為防止冷卻時(shí)罐內(nèi)外壓差的急劇變化所產(chǎn)生罐頭突角、爆裂或癟罐，應(yīng)特別注意正確控制罐外的反壓。罐頭食品的檢驗(yàn)包括:①物理檢驗(yàn)(容器外觀、重量、真空度、容器密封性、容器內(nèi)壁);②化學(xué)檢驗(yàn)（pH值、可溶性固形物、汁液濃度、酸度、重金屬、食品營養(yǎng)成分、殘留農(nóng)藥等）；③感觀檢驗(yàn)（組織、形態(tài)、色澤、味和香）；④微生物檢驗(yàn)（致病菌、腐敗微生物、商業(yè)無菌、霉菌數(shù)）。

三．主要的罐頭類型 3.1水果罐頭

水果罐頭是以新鮮水果為主要原料，經(jīng)過加工處理、罐裝、排氣、密封、加熱殺菌、冷卻等工序，達(dá)到商業(yè)無菌，從而延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的一種保鮮食品。按加工方法不同，水果類罐頭分成糖水類水果罐頭、糖漿類水果罐頭、果醬類水果罐頭、果汁類罐頭，主要代表產(chǎn)品有糖水桔子、糖水菠蘿、黃桃罐頭等。3.2水產(chǎn)罐頭

水產(chǎn)罐頭是一種能夠在常溫下長(zhǎng)期保藏水產(chǎn)類的保藏方法，目前我國用于灌藏加工的魚、蝦、蟹貝殼只有70多種，其中魚類約50種，貝殼類及貝類約20種。常見的水產(chǎn)罐頭主要有清蒸、調(diào)味、茄汁、油浸等四大類。半干蒸煮羅非魚軟罐頭就是一種清蒸類罐頭。3.3肉類罐頭

肉類罐頭是指以畜禽肉為原料，調(diào)制后裝入罐裝容器或軟包裝，經(jīng)排氣、密封、殺菌、冷卻等工藝加工而成的耐貯藏食品。根據(jù)調(diào)味方法不同，可將肉類罐頭分為清蒸類、調(diào)味類、腌制類等產(chǎn)品。主要有牛肉罐頭、午餐肉罐頭、火腿罐頭等。

四．我國罐頭行業(yè)的現(xiàn)狀

我國罐頭工業(yè)經(jīng)過幾十年艱難曲折的發(fā)展歷程，已有較大規(guī)模及良好的基礎(chǔ)，但與先進(jìn)國家相比，尚有較大差距，存在問題也不少，主要有以下幾個(gè)方面：(1)罐頭出口產(chǎn)業(yè)附加值不高，出口經(jīng)營單純依靠量大價(jià)低.在市場(chǎng)上，我國罐頭出口產(chǎn)品受到進(jìn)口商的控制以及國內(nèi)同行業(yè)之間無序競(jìng)爭(zhēng)的影響，罐頭出口產(chǎn)品普遍存在賣價(jià)不高、利潤空間有限的問題，產(chǎn)業(yè)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力極低。罐頭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較單一，以原料性產(chǎn)品居多。(2)有的企業(yè)隨意降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).國家為罐頭生產(chǎn)制訂了許多標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)該按國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、合同標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)不應(yīng)低于國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有的罐頭企業(yè)為獲得最大利潤，通過更改工藝配方、降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。即使是我國的一些傳統(tǒng)大宗出口產(chǎn)品，一定名稱下的產(chǎn)品也要達(dá)到特定的基本要求。例如產(chǎn)品的固形物含量，即使是外商的要求，也不應(yīng)隨意降低標(biāo)準(zhǔn)。否則這種只顧眼前，不問長(zhǎng)遠(yuǎn)，只顧自身，不問行業(yè)整體利益的做法，最后失去的是市場(chǎng)，損害的是企業(yè)聲譽(yù)。(3)違規(guī)使用添加劑.罐頭食品是采用密封和殺菌技術(shù)達(dá)到保藏目的的，因此合格的罐頭食品不需要添加防腐劑，也沒有必要添加防腐劑，封口和殺菌足以達(dá)到商業(yè)無菌，這是世界公認(rèn)的一種安全可靠的食品保藏方法。但一些生產(chǎn)工藝和加工水平不高的企業(yè)，違背罐頭加工的技術(shù)要求和工藝規(guī)程，為抑制微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)保質(zhì)期，違規(guī)使用防腐劑。(4)產(chǎn)品同質(zhì)化情況比較嚴(yán)重.企業(yè)的規(guī)模大致相同，行業(yè)的集中度不高，同一地區(qū)基本上生產(chǎn)同一產(chǎn)品，形成行業(yè)的低水平重復(fù)建設(shè)，其結(jié)果一方面使原有企業(yè)資產(chǎn)閉置，不能發(fā)揮作用，造成資源浪費(fèi)；另一方面又引發(fā)了新的無序競(jìng)爭(zhēng)。五．我國罐頭行業(yè)發(fā)展的對(duì)策

5.1 企業(yè)以質(zhì)量求生存，樹立全面質(zhì)量管理的意識(shí)

企業(yè)要樹立“三全一多樣”的管理的理念，即管理內(nèi)容的全面性，管理范圍的全面性，參加管理人員的全面性以及管理方法的多樣性等。全面質(zhì)量管理就是要在“全”字上作文章，它是全方位的質(zhì)量管理，全員參與的質(zhì)量管理，全過程的質(zhì)量管理，管理方法是多種多樣的。全面質(zhì)量管理還應(yīng)具有以人為本，動(dòng)態(tài)管理以及實(shí)用性標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，企業(yè)開展全面質(zhì)量管理必須做好涉及質(zhì)量管理方面的一系列基礎(chǔ)工作，包括標(biāo)準(zhǔn)化工作，計(jì)量管理工作，質(zhì)量信息工作，質(zhì)量教育工作和質(zhì)量責(zé)任制等。要搞好全面質(zhì)量管理工作，最高管理者要重視并親自參與，這是全面質(zhì)量管理工作能否取得預(yù)期效果的根本保證。所有罐頭企業(yè)應(yīng)實(shí)施良好的生產(chǎn)操作規(guī)范（GMP）、危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）和ISO9000系列認(rèn)證，嚴(yán)格控制產(chǎn)品的合格率，參與國內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，樹立信譽(yù)，開創(chuàng)名牌。5.2 抓緊罐頭產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制訂和修正

我國現(xiàn)在的100多個(gè)罐頭產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)均為1991～1993年頒布，其標(biāo)準(zhǔn)格式已與新要求有差距，許多強(qiáng)化指標(biāo)也有變化，特別是標(biāo)準(zhǔn)中將產(chǎn)品分為優(yōu)級(jí)品、一級(jí)品、合格品，且輕工部明文規(guī)定優(yōu)級(jí)品、一級(jí)品用于出口，合格品用于內(nèi)銷，這與加入WTO 后，國民同等待遇明顯不適應(yīng)，為了與國際接軌，必須考慮修訂現(xiàn)有罐頭產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。目前，罐頭行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)特別多、特別細(xì)，國家標(biāo)準(zhǔn)共27個(gè)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共106個(gè)，對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品都進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，數(shù)量很多，但質(zhì)量不高，很多標(biāo)準(zhǔn)雷同，應(yīng)合并同類項(xiàng)，抓住主要因素。5.3 重視原料基地的建設(shè)和管理

原料供給的數(shù)量和質(zhì)量是影響罐頭加工關(guān)鍵因素。目前，農(nóng)業(yè)原料普遍是小農(nóng)種植模式和靠天收成，而且品種結(jié)構(gòu)不合理，符合罐頭生產(chǎn)的“加工型” 的品種不多。這顯然與現(xiàn)代化罐頭生產(chǎn)存在較大差距。目前我國原料市場(chǎng)相對(duì)混亂，難以進(jìn)行有效監(jiān)控，常出現(xiàn)原料供應(yīng)不足，質(zhì)量難以保證的問題。因此有條件的企業(yè)應(yīng)發(fā)展原料基地，在保證數(shù)量的同時(shí)，加強(qiáng)品種研究，提高種植水平，加強(qiáng)原料安全管理，逐步做到罐頭加工原料品種的良種化、種植科學(xué)化和供給規(guī)范化，是提高原料質(zhì)量和科學(xué)管理的必由之路。

5．4及時(shí)掌握產(chǎn)品的質(zhì)量動(dòng)態(tài)，注意跟蹤應(yīng)對(duì)

社會(huì)十分關(guān)注食品的質(zhì)量與安全，作為企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)把握產(chǎn)品動(dòng)態(tài)。對(duì)顧客投訴、國家法定的質(zhì)檢部門和行業(yè)檢驗(yàn)結(jié)果信息、產(chǎn)品安全事故、不合格品回收等應(yīng)迅速做出反應(yīng)，及時(shí)解決和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：礦物材料工藝學(xué)論文

礦物材料工藝學(xué)論文

課題： 連續(xù)玄武巖纖維(CBF)的研究及應(yīng)用

班級(jí):

034111

班號(hào)：

01

學(xué)號(hào)：

20111000007

姓名：

趙

琴

連續(xù)玄武巖纖維(CBF)的研究及應(yīng)用

摘 要: 介紹了連續(xù)玄武巖纖維的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、制備方法及應(yīng)用狀況，并對(duì)我國連續(xù)玄武巖纖維的發(fā)展提出了建議。關(guān)鍵詞: 連續(xù)玄武巖纖維；制備；應(yīng)用；發(fā)展

The development and application of continuous basalt fiber Abstract: The present developing conditions of home and abroad, preparations and applications of continuous basalt fiber are introduced.The suggestions on developing domestic continuous basalt fiber are discussed in this paper, too.Key words: continuous basalt fiber;preparation;application;development

一、前言

眾所周知，地殼由火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖組成。玄武巖屬于火成巖的一種，是一種以SiO2 為主的礦物巖石。連續(xù)玄武巖纖維（Continuous Basalt Fiber，以下簡(jiǎn)稱 CBF）就是以天然玄武巖礦石作為原料，將其破碎后加入熔窯中，在1 450～1500 ℃ 熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板制成的連續(xù)纖維。

玄武巖纖維一般可分為普通玄武巖棉、超細(xì)玄武巖纖維和 CBF。目前 CBF 的研究重點(diǎn)在 CBF 的制備和應(yīng)用上。與碳纖維、芳綸、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯纖維等其它高科技纖維相比，CBF 具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如突出的力學(xué)性能、耐高溫、可在-269～650 ℃ 范圍內(nèi)連續(xù)工作，耐酸堿，吸濕性低，此外還有絕緣性好、絕熱隔音性能優(yōu)異、良好的透波性能等優(yōu)點(diǎn)。以 CBF 為增強(qiáng)體可制成各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料，可廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、化工、醫(yī)學(xué)、電子、農(nóng)業(yè)等軍工和民用領(lǐng)域，故 CBF 被譽(yù)為 21 世紀(jì)的新材料。

二、國內(nèi)外發(fā)展研究狀況 2.1 國外發(fā)展研究狀況

以玄武巖為主要原料生產(chǎn)的巖棉自從1840年首先在英國威爾斯試制成功到現(xiàn)在已有160多年的歷史[1]。1922年在美國專利(OS1438428)出現(xiàn)由法國人Paul提出玄武巖纖維制造技術(shù)，但沒有實(shí)質(zhì)性生產(chǎn)。

20世紀(jì)50年代初期，德國、捷克和波蘭等東歐國家以玄武巖為原料，采用離心法生產(chǎn)出了纖維平均直徑為25μm～30μm的玄武巖棉。隨后60年代初期，美國、前蘇聯(lián)、德國等大力發(fā)展垂直立吹法生產(chǎn)工藝，使玄武巖棉產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)。前蘇聯(lián)引進(jìn)了德國立吹法制造礦物棉的生產(chǎn)專利，在消化、吸收的基礎(chǔ)上，成功地將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于玄武巖棉的生產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為日產(chǎn)38噸～40噸玄武巖棉。玄武巖纖維的研究工作主要集中在前蘇聯(lián)。玄武巖纖維于1953—1954 年由蘇聯(lián)莫斯科玻璃和塑料研究院開發(fā)出[2]。蘇聯(lián)早在20世紀(jì)60—70年代就致力于連續(xù)玄武巖纖維的研究工作，烏克蘭建筑材料工業(yè)部設(shè)立了專門的別列切絕熱隔音材料科研生產(chǎn)聯(lián)合體，主要任務(wù)是研制CBF及其制品制備工藝的生產(chǎn)線。聯(lián)合體的科研實(shí)驗(yàn)室于1972 年開始研制制備CBF，曾經(jīng)研制出 20 多種CBF制品的生產(chǎn)工藝。1973年，前蘇聯(lián)新聞機(jī)構(gòu)報(bào)道了有關(guān)玄武巖纖維材料在其國內(nèi)廣泛應(yīng)用的情況。1985年在前蘇聯(lián)的烏克蘭率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品全部用于前蘇聯(lián)國防軍工和航天﹑航空領(lǐng)域。

1991年前蘇聯(lián)解體后，此項(xiàng)目開始公開，并用于民用項(xiàng)目。目前連續(xù)玄武巖主要研發(fā)及生產(chǎn)基地在俄羅斯及烏克蘭兩個(gè)國家。蘇聯(lián)的解體，客觀上影響了CBF的推廣應(yīng)用，但是，由于玄武巖纖維具有有別于碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維的一系列優(yōu)異性能，而且性價(jià)比好，引起了美國、歐盟等國防軍工領(lǐng) 2

域的高度重視。2.2 國內(nèi)發(fā)展研究現(xiàn)狀

我國開展 CBF 的研究較晚，發(fā)展遲緩，但近幾年，隨著對(duì)其需求加大，CBF 迎來了自己發(fā)展的黃金時(shí)代。20 世紀(jì) 90 年代中期，南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院最早在中國開始 CBF 的研究，專注于適合充當(dāng)隔熱材料的超細(xì)玄武巖纖維，主要用于戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)外殼等軍工用途，但目前仍然停留在實(shí)驗(yàn)室階段。2002 年 11 月我國將“CBF及其復(fù)合材料”批準(zhǔn)列為國家 863 計(jì)劃（2002AA334110）；2003 年該 863 計(jì)劃成果與浙江民營企業(yè)對(duì)接成立了橫店集團(tuán)上海俄金玄武巖纖維有限公司。該公司經(jīng)過 1 a 多的研究試驗(yàn)，克服了氧化還原不好等技術(shù)難題，現(xiàn)已掌握了 CBF 生產(chǎn)所有工藝技術(shù)。2004年開始在上海實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前技術(shù)己經(jīng)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，部分技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平和領(lǐng)先水平。從而為今后大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn) CBF 奠定了基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)許多廠家相繼立項(xiàng)生產(chǎn) CBF，其中黑龍江省寧安鏡泊湖 CBF 有限公司產(chǎn)能 1 萬 t/a 耐堿 CBF 項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn)，主要產(chǎn)品為耐堿 CBF 原絲、紡織紗、短切纖維薄氈、無捻粗紗網(wǎng)布、FRP筋等。

CBF 研究的前期集中在其制備工藝上，經(jīng)過各國科研人員的共同努力，CBF 的制備工藝取得了重大突破。目前工作重點(diǎn)是 CBF 的制造設(shè)備和應(yīng)用，衡量設(shè)備先進(jìn)與否的一個(gè)主要指標(biāo)是拉絲漏板的孔數(shù)，國外工業(yè)化國家已普遍采用 400～800 孔大漏板的拉絲工藝，而國內(nèi)多數(shù)單位還主要采用 200 孔的拉絲工藝。國外 CBF 主要應(yīng)用在軍工方面，民用方面的應(yīng)用鮮有報(bào)道。目前國內(nèi)除個(gè)別單位掌握了 CBF 的制備工藝，多數(shù)單位的技術(shù)還很不成熟，對(duì) CBF 的應(yīng)用也還處于探索階段。

三、研究目的及意義

CBF屬于無機(jī)非金屬纖維，擁有一系列特殊的優(yōu)異性能，具有原料廉價(jià)性、工藝簡(jiǎn)潔性、性能綜合性、替代廣泛性、綠色環(huán)保性、發(fā)展持續(xù)性等特征，是關(guān)乎國家國防安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)升級(jí)換代、支撐高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料。CBF是典型的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，國家發(fā)展和改革委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“發(fā)改委”）將其列入了鼓勵(lì)發(fā)展的新型高技術(shù)纖維當(dāng)中。國家工業(yè)和信息化部于2012年2月22日發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中也明確地指出：要“大力發(fā)展連續(xù)玄武巖纖維?！?/p>

3.1發(fā)展CBF產(chǎn)業(yè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義

“十二五”期間，我國為何要大力發(fā)展連續(xù)玄武巖纖維？如何發(fā)展連續(xù) 玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)？這不僅是連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)自身認(rèn)識(shí)和亟待解決的關(guān) 鍵問題，同時(shí)也是涉及我國新材料產(chǎn)業(yè)整體戰(zhàn)略發(fā)展的重要一環(huán)。3.1.1我國可以用于拉制CBF的火山巖儲(chǔ)量極其豐富

從資源和能耗的角度看，我國人均資源貧乏，又是溫室氣體排放的制造大國，經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨資源與環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)利用環(huán)境友好的新資源無疑是十分必要且迫切的。由于玄武巖熔體導(dǎo)熱性差、粘度低、易析晶，因此，生產(chǎn)CBF對(duì)火山巖的化學(xué)成分和礦物相有苛刻的要求。盡管地球上火山巖儲(chǔ)量非常豐富，但是能用來生產(chǎn)CBF的火山巖卻并不多。俄羅斯、韓國都需要從烏克蘭進(jìn)口火山巖原料。然而，我國優(yōu)質(zhì)的火山巖礦石資源十分豐富，在我國的東、南、西、北、中等地區(qū)都能夠找到適合生產(chǎn)CBF的火山巖礦。這對(duì)于人均資源極為貧乏的我國來說，無疑是一個(gè)新資源“寶藏”。與此同時(shí)，火山巖原料非常廉價(jià)，每噸僅幾十元，與其他高性能纖維原料相比，成本幾乎可以忽略不計(jì)。因此，把握CBF 4 的資源、成本優(yōu)勢(shì)，立足全球，從我國發(fā)展戰(zhàn)略高度對(duì)C B F產(chǎn)業(yè)作出前瞻性的布局，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)礦產(chǎn)資源的有效利用，同時(shí)也能夠促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。3.1.2、CBF順應(yīng)我國綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略

雖然生產(chǎn)CBF的技術(shù)含量極高，但其生產(chǎn)工藝路線卻極為簡(jiǎn)短（投料→熔化→拉絲→成纖），在眾多高技術(shù)纖維生產(chǎn)中，CBF的生產(chǎn)工藝路線是最短的，所以能耗也是最低，平均能耗5kWh/kg（隨著CBF池窯生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，其單位能耗還會(huì)不斷降低，甚至可以降低50%，即達(dá)到平均能耗2.5k W h / k g以下）。與一般生產(chǎn)聚丙烯腈（PAN）基碳纖維相比（不包括生產(chǎn)PAN的能耗），二者能耗要相差10多倍。

CBF是由純天然火山巖為唯一原料生產(chǎn)而成的新型高技術(shù)纖維，由于火山爆發(fā)時(shí)的溫度超過1000℃，在生產(chǎn)CBF過程中，高溫熔融火山巖是對(duì)原“火山巖巖漿”的再“還原”，因此，高溫熔融中沒有任何的“多相反應(yīng)”過程，更不會(huì)產(chǎn)生廢氣。3.1.3、CBF是關(guān)乎國家安全戰(zhàn)略和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)相關(guān)領(lǐng)域升級(jí)換代的重要基礎(chǔ)材料

目前，CBF已經(jīng)應(yīng)用在量大面廣的交通基礎(chǔ)設(shè)施、建筑等領(lǐng)域，并取得了初步突破。實(shí)踐和應(yīng)用研究也證明，CBF可以為我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供具有顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的路用新材料。將短切CBF摻入瀝青混合料可以顯著提高路面抗車轍能力50%以上，延長(zhǎng)高速公路的養(yǎng)護(hù)周期，降低綜合成本。根據(jù)美國有關(guān)方面提供的資料，長(zhǎng)壽命的路面，可直接減少車道封閉，改善道路的安全性，減少事故的發(fā)生，并可降低4%的汽油消耗，各州每年可節(jié)省開支50億美元，僅洲際公路系統(tǒng)本身的延誤總成本每年可減少5億美元?？梢?，CBF路用纖維材料的推廣應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

此外，初步試驗(yàn)結(jié)果表明：短切CBF可用于高速鐵路無碴軌道板和C A砂漿填充層的增強(qiáng)，該項(xiàng)成果將可能填補(bǔ)國內(nèi)外空白，引發(fā)獨(dú)特的技術(shù)創(chuàng)新。目前，浙江石金生產(chǎn)的CBF現(xiàn)已鋪設(shè)在武廣高速鐵路線上，CBF增強(qiáng)的無碴軌道板運(yùn)行良好并將日益顯示出其卓越的穩(wěn)定性能。

四、玄武巖纖維（CBF）生產(chǎn)工藝

雖然CBF的生產(chǎn)技術(shù)看似簡(jiǎn)單，但實(shí)際上頗為復(fù)雜，需要很多的技術(shù)訣竅。為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量玄武巖纖維的工業(yè)生產(chǎn)，需要考慮各方面的技術(shù)復(fù)雜性和設(shè)計(jì)專用設(shè)備。

圖1為目前典型的CBF生產(chǎn)工藝流程：首先要選用合適的玄武巖礦原料，經(jīng)破碎、清洗后的玄武巖原料儲(chǔ)存在料倉1中待用，經(jīng)喂料器2用提升輸送機(jī)3輸送到定量下料器4喂入單元熔窯，玄武巖原料在1500℃左右的高溫初級(jí)熔化帶5下熔化，目前玄武巖熔制窯爐均是采用頂部的天然氣噴嘴6的燃燒加熱。熔化后的玄武巖熔體流入拉絲前爐7，為了確保玄武巖熔體充分熔化，其化學(xué)成分得到充分的均化以及熔體內(nèi)部的氣泡充分揮發(fā)，一般需要適當(dāng)提高拉絲前爐中的熔制溫度，同時(shí)還要確保熔體在前爐中的較長(zhǎng)停留時(shí)間。最后，玄武巖熔體進(jìn)入兩個(gè)溫控區(qū)，將熔體溫度調(diào)至約1350℃左右的拉絲成型溫度，初始溫控帶用于“粗”調(diào)熔體溫度，成型區(qū)溫控帶用于“精”調(diào)熔體溫度。來自成型區(qū)的合格玄武巖熔體經(jīng)200 孔的鉑銠合金漏板8拉制成纖維，拉制成的CBF在施加合適浸潤劑9后經(jīng)集束器10及纖維張緊器11，最后至自動(dòng)繞絲機(jī)12[3]。

盡管連續(xù)玄武巖纖維在各個(gè)方面表現(xiàn)出優(yōu)異的特性，但是如果想要將這些特性發(fā)揮出來，仍有一些技術(shù)上的困難要去克服。4.1 拉絲漏板技術(shù)瓶頸

目前，我國CBF產(chǎn)業(yè)用于成熟穩(wěn)定生產(chǎn)的最大拉絲漏板是由浙江石金玄武巖纖維有限公司研發(fā)成功的800 孔漏板技術(shù)。該公司計(jì)劃將于2013年至2014年完成1 200 孔和1 600 孔漏板技術(shù)的研發(fā)，并將開展直接無捻粗紗的生產(chǎn)。拉絲漏板技術(shù)的研發(fā)要重點(diǎn)攻克高溫作業(yè)下漏板容易變形的問題。4.2 池窯化技術(shù)瓶頸

我國目前CBF產(chǎn)業(yè)主要有兩大類爐型：

⑴ 全電熔爐。以浙江石金玄武巖纖維有限公司（簡(jiǎn)稱GBF）為代表，現(xiàn)在采用的是單模塊漏板的電熔爐技術(shù)；2013年至2014年將計(jì)劃完成“1個(gè)熔爐帶4 塊和6 塊漏板”的組合爐小池窯技術(shù)，該技術(shù)為世界首創(chuàng)。

⑵ 火焰爐。以四川航天拓鑫玄武巖實(shí)業(yè)有限公司為代表，采用的是“1 個(gè)熔爐帶2 塊漏板”的小組合爐技術(shù)；俄羅斯Kameny Vek公司目前已經(jīng)采用了“1 個(gè)熔爐帶10 塊漏板”的小池窯技術(shù)。以上說明我國CBF產(chǎn)業(yè)的池窯化技術(shù)還相當(dāng)落

后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。嚴(yán)重影響了GBF質(zhì)量的提高和單位生產(chǎn)成本的下降。因此，我國CBF產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)高性能、低成本的發(fā)展，就必須根據(jù)玄武巖熔體的特點(diǎn)和難點(diǎn)大力開展池窯化技術(shù)的研發(fā)?？梢灶A(yù)言，池窯化技術(shù)研發(fā)成功 之日，便是CBF產(chǎn)業(yè)振興之時(shí)。否則，CBF產(chǎn)業(yè)將難以擺脫“低水平、欠穩(wěn)定、高成本”生產(chǎn)的窘境和長(zhǎng)期在低水平徘徊的局面。2.3 浸潤劑技術(shù)瓶頸

浸潤劑的技術(shù)是最能體現(xiàn)CBF生產(chǎn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)。目前，CBF產(chǎn)業(yè)用于纖維表面處理的浸潤劑品種比較單調(diào)，僅有幾十種，大多還是借用了玻璃纖維的浸潤劑技術(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，而且，CBF生產(chǎn)企業(yè)普遍缺乏獨(dú)立研發(fā)浸潤劑的研究機(jī)構(gòu)和人才隊(duì)伍?，F(xiàn)階段，我國CBF產(chǎn)業(yè)要重點(diǎn)開展在交通基礎(chǔ)設(shè)施和建筑領(lǐng)域應(yīng)用的增強(qiáng)型浸潤劑的研發(fā)，以及CBF在耐高溫?zé)峁绦詷渲鶑?fù)合材料和熱塑性樹脂基復(fù)合材料中應(yīng)用的增強(qiáng)型和紡織增強(qiáng)型浸潤劑的研發(fā)。

4.4 原料均化技術(shù)瓶頸

玄武巖原料的均化技術(shù)是CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中永恒的創(chuàng)新課題。它將貫穿于CBF產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程的始終。目前，在CBF產(chǎn)業(yè)界以純天然玄武巖礦石是否摻雜改性和配料均化為分界線，大致可分為3 大派別：一是“純天然派”，認(rèn)為純天然是CBF最具本質(zhì)魅力的特征；二是“人工配料派”，認(rèn)為純天然玄武巖礦石化學(xué)成分波動(dòng)大，應(yīng)按照玻璃纖維人工配料的原理和方法，實(shí)施人工配料，將每批生產(chǎn)原料的成分應(yīng)精確控制在3‰以內(nèi)；三是“摻雜改性派”，認(rèn)為以純天然玄武巖礦石原料為主，根據(jù)CBF性能的擇優(yōu)取向，進(jìn)行摻雜改性。

對(duì)于“純天然法”，即適宜以短切玄武巖纖維為產(chǎn)品形態(tài)的低端產(chǎn)品，宜用純 8

天然玄武巖礦石的粒料直接熔融拉絲生產(chǎn)即可，我們可以將其簡(jiǎn)潔明了的生產(chǎn)方式概括為“純天然法”。不過，采用“純天然法”生產(chǎn)關(guān)鍵在于選礦，即要根據(jù)產(chǎn)品性能的需要優(yōu)化篩選相應(yīng)的玄武巖礦石。對(duì)于“摻雜法”，即針對(duì)纖維性能需要擇優(yōu)取向的，譬如耐堿CBF、耐高溫CBF、高強(qiáng)高模CBF等，需選用相應(yīng)的單組分礦物料或擇優(yōu)取向的玄武巖礦石對(duì)純玄武巖原料進(jìn)行適量的摻雜改性。采用“摻雜法”要注意少量摻雜和用粉料均化。對(duì)于“配料法”，即借鑒玻璃纖維

人工配料的原理，將不同類CBF的原料成分標(biāo)準(zhǔn)化，按標(biāo)準(zhǔn)值調(diào)配，可選用多種擇優(yōu)取向的純天然玄武巖，依照標(biāo)準(zhǔn)值“少啥加啥”和“以純對(duì)純”調(diào)制；當(dāng)然也可選用單組分礦物料調(diào)配，但是，不傾向用大量的其它礦物料配料，因?yàn)檫@ 會(huì)讓CBF“東效施顰”變得不倫不類，導(dǎo)致其性能與相應(yīng)的玻璃纖維比較沒有多大差異性而毫無市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。今后將會(huì)按B1、B2、B3、B4、B5等代號(hào)分類出多品種的CBF。

五、CBF的應(yīng)用

纖維中的化學(xué)成分對(duì)纖維的性能有重要影響。表1為國內(nèi)不同廠家的 CBF 與幾種玻璃纖維成分的比較。由表1可以看出 SiO2是CBF的主要成分，被稱為網(wǎng)絡(luò)形成物，它可以保持 CBF的力學(xué)強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，但當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高時(shí)，玄武巖熔融的溫度和粘度較高，給拉絲帶來困難。CBF中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù) < 0.52，既有利于拉絲，又使CBF具備良好的力學(xué)性能。另外，CBF中的Al2O3 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高，在 0.15 左右，屬于高鋁含量玄武巖類，也可以提高纖維的力學(xué)強(qiáng)度，所以CBF增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料具有良好的物理化學(xué)性能。此外，玄武巖成分中 FeO和 Fe2O3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá) 0.10～0.20，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵是纖維呈古銅色的主要因素。跟其它兩家生產(chǎn) CBF的廠家比，上海俄金生產(chǎn)的CBF含CaO、9

MgO 等堿性氧化物少，大大提高了纖維本身的抗水性，為提高復(fù)合材料的化學(xué)穩(wěn)定性打下了良好的基礎(chǔ)。從成分上也可以看出，CBF 是一種綠色纖維，無公害。

正是不同于其它纖維的成分決定了 CBF 具有獨(dú)特的性能，進(jìn)而決定了它在軍工和民用領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。概括起來，CBF 的應(yīng)用包括以下方面。5.1 在增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料上的應(yīng)用[4]

從表 2 中可以看出，用 CBF 制成的單向增強(qiáng)復(fù)合材料在強(qiáng)度方面與E玻纖相當(dāng)，但抗拉模量在各種纖維中具有明顯優(yōu)勢(shì)。用 CBF 制成的層合板也有類似結(jié)果。CBF-環(huán)氧復(fù)合材料的研究表明，CBF 具有良好的增強(qiáng)效應(yīng)。CBF 增強(qiáng)材料所具有的這種性能，可以用它制作在高壓、化學(xué)及熱應(yīng)力環(huán)境下長(zhǎng)期使用的形狀復(fù)雜的容器[5]。例如，用 CBF 與樹脂復(fù)合制造的管道可替代高壓無縫鋼管用于輸送腐蝕性液體，其使用壽命比無縫鋼管長(zhǎng) 2 倍以上，成本更低，還可以大大減少檢修期和避免腐蝕造成管道斷裂的危險(xiǎn)。5.2 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

纖維的酸度系數(shù)MK=(WSiO2+WAl2O3)/(WCao+WMgo)，MK越低，化學(xué)耐久性越好，使用溫度也越高。CBF 的 pH 值計(jì)算公式為 pH =-0.0602WSiO2-0.12WAl2O3 + 0.232WCao + 0.120WMgo + 0.144WFe2O3+ 0.217WNa2O，pH 值越高，堿性氧化物越多，抗水性就越差，一般而言，< 4 是最穩(wěn)定的，< 5 是穩(wěn)定的，< 6 是中等穩(wěn)定的。

對(duì)上海俄金 CBF 有限公司的纖維計(jì)算，為 5.48，pH 值為 1.7。所以 CBF 具有突出的耐溫

性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。它的使用溫度范圍為-269～650 ℃，而玻璃纖維為 60～450 ℃。在900 ℃ 高溫下 CBF 的質(zhì)量損失為 12%，所以CBF 用作高溫過濾材料，對(duì)抗生素生產(chǎn)過程中的空氣凈化和消毒。5.3 在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，CBF 的抗拉強(qiáng)度為 3 800～4 800MPa，大于大絲束碳纖維和芳綸，與 S 玻璃纖維相當(dāng)，加上 CBF 耐酸堿，能在水泥中保持高度的穩(wěn)定性，而且 CBF 是一種取之于自然、又能回歸自然的“綠色纖維”，因而在對(duì)力學(xué)性能要

求高、常規(guī)的鋼筋增強(qiáng)體滿足不了的大型工程上展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。表 3 為

CBF 的耐酸堿性數(shù)據(jù)[6]。5.4 在電子技術(shù)方面的應(yīng)用

CBF 具有良好的介電性能。從表 1 中可以看出 CBF 含有較多的導(dǎo)電氧化物，是不適合做介電材料的，但是采用某種浸潤劑處理纖維表面后，其介電損失角正切比常規(guī)玻纖大大降低，它的體積電阻率比 E 玻璃纖維高 1 個(gè)數(shù)量級(jí)，所以 CBF非常適合用于耐熱介電材料。5.5 在航空航天上的應(yīng)用

由于 CBF 的吸濕性極低，比玻璃纖維低 6～8 倍。加上 CBF 具有良好的絕熱隔音性能，所以CBF 制造的絕熱隔音材料在需要低吸濕性的航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。表 4 為超細(xì)玄武巖纖維制品的導(dǎo)熱性能[6]。表 5 為超細(xì)玄武巖纖維制品的隔音性能[6]。

此外，CBF 還被用于吸波、消防、環(huán)保、防輻射、體育用品等領(lǐng)域。相信，隨著規(guī)?；a(chǎn)帶來生產(chǎn)成本的降低，CBF 的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越寬。

5.6玄武巖連續(xù)纖維的應(yīng)用市

玄武巖連續(xù)纖維有捻紗(如圖1a)是由多根玄武巖連續(xù)纖維原絲經(jīng)一次加捻而成的紗線, 單絲直徑一般≦9μm。紡織紗大體可分為織造用紗和其他工業(yè)用紗;13

織造紗是以管紗或奶瓶形筒子紗為主[7]。應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榭椩炷退釅A、耐高溫的布和帶針刺氈用基布電絕緣板用基布電絕緣用紗、縫紉線簾子線高檔的耐溫、耐化學(xué)性織物高等級(jí)絕緣材料。5.6.1、玄武巖連續(xù)纖維無捻粗紗

玄武巖連續(xù)纖維無捻粗紗(如圖1b)是用多股平行原絲或單股平行原絲在不加捻的狀態(tài)下并合而成的, 玄武巖連續(xù)纖維生產(chǎn)的7μm和13μm無捻粗紗的拉伸強(qiáng)度≧0.6 N/tex、彈性模量≧91 GPa, 斷裂延伸≧3.1% [7]?？捎糜诶p繞各種管、罐、氣瓶;編織各種方格布、網(wǎng)格布、土工布;建筑的修補(bǔ)、加固;耐高溫的SMC、BMC、DMC短切纖維;與塑料復(fù)合做增強(qiáng)材料等。

5.6.2、玄武巖連續(xù)纖維短切紗

玄武巖纖維短切紗(如圖1c)是用玄武巖連續(xù)纖維原絲短切而成的產(chǎn)品, 纖維上涂有(硅烷)浸潤劑, 所以玄武巖纖維短切紗是增強(qiáng)熱塑性樹脂的首選材料, 同時(shí)還是增強(qiáng)混凝土的最佳材料[8]。應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)檫m用于增強(qiáng)熱塑性樹脂, 是制造片狀模塑料(SMC)、塊狀模塑料(BMC)、團(tuán)狀模塑料(DMC)的優(yōu)質(zhì)材料;適合與樹脂復(fù)合用作汽車、火車、艦船殼體的增強(qiáng)材料;是增強(qiáng)水泥混凝土、瀝青混凝土的首選材料, 用于水電站大壩的防滲抗裂抗壓和延長(zhǎng)道路面的使用壽命的增強(qiáng)材料;還可用于熱電廠的冷凝塔、核電廠的蒸汽水泥管道;用于耐高溫針刺氈、汽車吸音片、熱軋鋼材、鋁管等。

5.6.3、玄武巖連續(xù)纖維膨體紗

玄武巖纖維原絲通過膨體紗機(jī), 在高速空氣進(jìn)入成形通道中形成紊流, 利用這種紊流作用將玄武巖纖維分散開, 使其形成毛圈狀纖維, 從而賦予玄武巖纖維膨松性 , 制成玄武巖連續(xù)纖維膨體紗(如圖1d)。應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橹圃炷透邷剡^濾布;防火窗簾布;用膨體紗與連續(xù)纖維混織, 在抗撕裂強(qiáng)度, 彈力和耐磨能力方面都比其他織物好, 是被覆瀝青, 橡膠和塑料制品的首選材料, 是耐高溫過濾布, 高等級(jí)針刺氈的優(yōu)良材料。

六、結(jié)論與展望

從全球的發(fā)展水平看，全世界玄武巖纖維的技術(shù)及規(guī)模尚處于初級(jí)階段，這給我們追趕乃至超過國外的先進(jìn)技術(shù)水平提供了很大的發(fā)展空間和市場(chǎng)機(jī)遇。我們要充分認(rèn)識(shí)到：第一，我國連續(xù)玄武巖纖維與發(fā)達(dá)國家的巨大差距和亟待強(qiáng)化發(fā)展的重要意義；第二，加強(qiáng)工藝及設(shè)備的工程化配套研究，進(jìn)一步加強(qiáng)高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)信息化和標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要性，由浙江石金玄武巖纖維有限公司牽頭 制定的《水泥混凝土和砂漿用短切玄武巖纖維》（GB/T23265—2009）國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在列。這是我國乃至全球第一個(gè)有關(guān)玄武巖纖維的國家級(jí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我們也要繼續(xù)努力進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)安全和可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第四篇：釀酒工藝學(xué)論文

《釀酒工藝學(xué)》課程論文

微生物在葡萄酒釀造中的作用

08生物（2）班

徐玉尚

20080804243 摘要：在整個(gè)葡萄酒的酸造生產(chǎn)過程中，有多種微生物參與。不同的微生物起著不同的作用，釀酒酵母將粉樸化成酒精，乳酸菌會(huì)將蘋果酸轉(zhuǎn)化成乳酸等，這些是正常的發(fā)酵過程;而醋酸菌會(huì)使萄萄酒發(fā)生酸敗，產(chǎn)膜酵母會(huì)使葡萄酒起膜渾濁，霉菌會(huì)影響酒的風(fēng)味等，這些是有害微生物的作用。[1-2] 關(guān)鍵詞：葡萄酒；微生物；酵母；乳酸菌

葡萄汁轉(zhuǎn)化為葡萄酒本質(zhì)上是一個(gè)微生物作用的過程。所涉及到的微生物種類很多，既有有益菌的作用，如酵母菌直接參與發(fā)酵，把糖變成酒，其副產(chǎn)物對(duì)葡萄酒的口味和香氣有著重要的影響;乳酸菌是高酸度葡萄酒，尤其是紅葡萄酒二次發(fā)酵的主角起著降低酸度、改善口味、增強(qiáng)香氣、提高穩(wěn)定性的作用;灰葡萄孢是一種霉菌，其感染的貴腐葡萄釀造的貴腐葡萄酒是一種風(fēng)味獨(dú)特的高檔葡萄酒。另外還有有害微生物，如某些酵母、細(xì)菌、霉菌的侵染會(huì)影響酒的風(fēng)味，甚至引起酒變質(zhì)，導(dǎo)致釀酒失敗。因此了解葡萄酒生產(chǎn)中的微生物知識(shí)，一些前沿科學(xué)技術(shù)在葡萄酒生產(chǎn)中的應(yīng)用，對(duì)葡萄酒的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)更是有著巨大地推動(dòng)作用。[3] 在主發(fā)酵期間，首先是添加酵母，經(jīng)過活化的葡萄酒酵母按照一定比例加人到葡萄汁中，會(huì)在發(fā)酵液中迅速形成生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，抑制其他微生物的生長(zhǎng);另外，及時(shí)加人的S02會(huì)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。通過這兩項(xiàng)措施，主發(fā)酵期間的有害微生物可以得到很好的控制。

隨著主發(fā)酵的結(jié)束，發(fā)酵酵母的大量死亡沉降，發(fā)酵液中的游離S02含量大大降低，其他雜菌開始生長(zhǎng)繁殖。因此，后發(fā)酵期和原酒儲(chǔ)藏期是微生物控制的關(guān)鏈時(shí)期。

控制細(xì)菌和有害酵母應(yīng)分別對(duì)待。對(duì)細(xì)菌的控制采用補(bǔ)加S02的辦法;而有容酵母如酒香酵母、假絲酵母、畢赤氏酵母等，它們對(duì)S02不敏感，會(huì)在酒液表面生成菌膜，造成酒的渾濁，甚至造成成品酒發(fā)酵，有的能把乙醇、乙酸、檸橡酸等有機(jī)物權(quán)化分解成水和C02,使酒變質(zhì)。1 葡萄酒生產(chǎn)中酵母的使用及降酸作用 1.1 酵母的使用 《釀酒工藝學(xué)》課程論文

酵母菌是葡萄酒發(fā)酵的主要微生物，獲得優(yōu)質(zhì)的葡萄酒，將不同特點(diǎn)的葡萄品種的品質(zhì)充分發(fā)揮出來，酵母的微生物構(gòu)成及其特點(diǎn)是非常重要的。用于葡萄酒生產(chǎn)的良好酵母菌株應(yīng)具有下列特性:①發(fā)酵能力強(qiáng);②發(fā)酵完全;③具有穩(wěn)定的發(fā)酵特性發(fā)酵行為可以預(yù)測(cè);④具有良好的乙醇耐受能力;⑤不產(chǎn)生不良?xì)馕段镔|(zhì);⑥具有良好的二氧化硫耐受能力⑦發(fā)酵結(jié)束時(shí)凝聚，便于從酒中分離。生產(chǎn)中一般選擇葡萄酒酵母菌。

葡萄中的糖類在酵母菌及其產(chǎn)生的一系列酶的作用下轉(zhuǎn)化為乙醇和C02，生成葡萄酒中主要的風(fēng)味物質(zhì)酒精。在這一過程中會(huì)生成一些重要副產(chǎn)物，共同賦予葡萄酒特有的風(fēng)味。如甘油使酒味清甜和圓潤，醋酸可生成呈香醋類物質(zhì)，琥珀酸可增進(jìn)酒的爽口性，來自酵母本身的一些含氮物質(zhì)及其所產(chǎn)生的高級(jí)醇，也是構(gòu)成葡萄酒香氣的主要成分。

在葡萄酒釀造中，選擇好的酵母菌種及菌種的培養(yǎng)起著關(guān)鍵的作用。為了解決葡萄酒廠擴(kuò)大培養(yǎng)酵母的麻煩和鮮酵母易變質(zhì)不好保存等問題，國內(nèi)外已利用現(xiàn)代酵母工業(yè)的技術(shù)來大量培養(yǎng)葡萄酒酵母，然后在保護(hù)劑共存下，低溫真空脫水干燥，在惰性氣體保護(hù)下，包裝成商品出售。這種酵母具有潛在的活性，故稱之為活性干酵母。目前國內(nèi)外均有優(yōu)良的葡萄酒活性干酵母生產(chǎn)。

葡萄酒活性干酵母一般是淺灰黃色的圓球形或圓柱形顆粒，含水分低于5%一8%，含蛋白質(zhì)40%一50%，酵母細(xì)胞數(shù)20x109個(gè)/B~30x109個(gè)/9，保存期長(zhǎng)，起封后最好一次用完?；钚愿山湍赋司哂薪Y(jié)構(gòu)、純度標(biāo)準(zhǔn)和壓倒果實(shí)本身附帶的各種野生酵母菌和其它雜菌的能力外，還應(yīng)具備不易失活，對(duì)溫度、S02和酸性環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，耐貯存，便于包裝和運(yùn)輸、使用方便的特點(diǎn)。在使用時(shí)，需要掌握復(fù)水活化、適應(yīng)使用環(huán)境、防止污染三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

葡萄酒活性干酵母在實(shí)際應(yīng)用中為葡萄酒質(zhì)量控制提供了最有效的手段和保證。在發(fā)酵中，活性干酵母在數(shù)量上占相對(duì)優(yōu)勢(shì)，能形成同質(zhì)性及穩(wěn)定性的群體，使葡萄酒釀造者更易于測(cè)試其純度、活性及酵母菌種特征。同時(shí)因其易于獲得理想和可靠的接種及無需進(jìn)一步的技術(shù)投人，葡萄酒活性干酵母在現(xiàn)代葡萄酒釀造中成為最基本、最可靠且成本最低的生產(chǎn)要素。1.2 酵母的降酸作用

研究發(fā)現(xiàn)，與葡萄酒釀造相關(guān)的酵母菌共有18個(gè)屬，70[4]多個(gè)種。其中，《釀酒工藝學(xué)》課程論文

部分酵母菌株具有降解蘋果酸的能力。在新西蘭，目前已廣泛地采用酵母菌株L

[5]alvin-D432和Lalvin-71B進(jìn)行葡萄酒降酸，可分別降低可滴定酸1.6g/L和2.3g/L。此[22-23]外，Corte-Real等 也發(fā)現(xiàn)酵母菌（Hansenula anomala）也可降低葡萄酒的酸度。粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）通過蘋果酸-酒精發(fā)酵（maloethanolic fermentation，MEF）能將蘋果酸分解為酒精和 CO2，從而達(dá)到降酸的目的（能[24-25]使蘋果酸降低3%～45%）。2 蘋果酸--乳酸發(fā)酵(malolactic fermentation MLF)中的微生物及其作用 2.1 MLF中的乳酸菌 葡萄酒的蘋果酸--乳酸發(fā)酵是酒精發(fā)酵后由乳酸菌(lactic acid bacteria LAB)引起的第二次發(fā)酵，將蘋果酸轉(zhuǎn)化為乳酸和C02，從而起到降低酸度，改善口味和香氣，提高細(xì)菌學(xué)穩(wěn)定性的作用。引起葡萄酒MLF的乳酸菌主要分屬于明串珠菌屬、片球菌屬、乳桿菌屬和鏈球菌屬，生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的多為明串珠菌屬細(xì)菌，該屬細(xì)菌能耐較高濃度的S02和酒精度，在低pH條件下有較高的蘋果酸分解率。通常，用該屬細(xì)菌進(jìn)行MLF后，葡萄酒變得柔和，香氣加濃。2.2 MLF的作用

2.2.1降酸作用

在較寒冷地區(qū)，葡萄酒的總酸尤其是蘋果酸的含量很高，乳酸菌以L一蘋果酸為底物，在蘋果酸乳酸酶催化下轉(zhuǎn)變成乳酸和C02，二元酸向一元酸的轉(zhuǎn)化使葡萄酒總酸下降，酸澀感消失。

2.2.2 增加細(xì)菌學(xué)穩(wěn)定性 蘋果酸和酒石酸是葡萄酒中兩種固定酸，蘋果酸比酒石酸生理代謝活躍，易被微生物分解利用，在葡萄酒生產(chǎn)中，是一種起關(guān)鍵作用的酸，通常的化學(xué)降酸只能除去酒石酸，而MLF可使蘋果酸分解，經(jīng)抑菌、除菌等工序處理后，使葡萄酒細(xì)菌學(xué)穩(wěn)定性增加，從而避免在貯存過程中和裝瓶后可能發(fā)生的二次發(fā)酵。

2.2.3 風(fēng)味修飾 由二元蘋果酸轉(zhuǎn)化為一元乳酸，能使酒的酸味柔和圓潤，而MLF中乳酸菌發(fā)酵能生成雙乙酞、乙偶姻及其它四碳化合物等副產(chǎn)物，乳酸菌的代謝活動(dòng)改變了葡萄酒中醛類、醋類、氨基酸、其它有機(jī)酸和維生素等微量成分的濃度及呈香物質(zhì)的含量。對(duì)酒的風(fēng)味起修飾作用，并有利于葡萄風(fēng)味復(fù)雜性的形成。

2.2.4 改變組成乳酸菌在利用蘋果酸后，開始利用糖，由于它們對(duì)糖的利用能力不同，會(huì)使酒中糖的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。乳酸菌還會(huì)分泌粘性的多糖類物質(zhì)。乳酸《釀酒工藝學(xué)》課程論文

菌還能利用一些氨基酸，產(chǎn)生一些胺類物質(zhì)，使酒中的含氮物質(zhì)組成發(fā)生變化。蘋果酸乳酸發(fā)酵中產(chǎn)生的副產(chǎn)物和有關(guān)反應(yīng)能影響酒中醇、醋、酸類等的成分組成和量比關(guān)系。

2.2.5 降低色度 由于乳酸菌利用了與S02結(jié)合的物質(zhì)如a一酮戊二酸、丙酮酸等，釋放出S02，游離的S02會(huì)與花色昔結(jié)合而降低酒的色度，有時(shí)能下降到30%左右。葡萄酒主要的微生物病害及防治 3.1 主要微生物病害

3.1.1 酒花菌病害 酒花菌是產(chǎn)膜酵母的俗稱。葡萄酒感染這種病害時(shí)，表現(xiàn)為在酒的表面產(chǎn)生一層灰白色或暗黃色的膜，時(shí)間長(zhǎng)了逐漸增厚，形成白色干燥的菌醛。這種膜將酒面全部蓋滿。隨著病害發(fā)展，老膜開始破裂，分成無數(shù)白色的小片或白粒下沉，使酒出現(xiàn)渾濁，口味變壞，有乙醛怪味。

3.1.2 醋酸菌病害 醋酸菌侵染時(shí)，酒液表面產(chǎn)生一層淡灰色的薄膜，最初是透明的，以后變暗，有時(shí)變成一種玫瑰色薄膜并出現(xiàn)皺紋，然后薄膜部分脫落沉人容器中，形成一種粘性稠密物體使酒體渾濁，發(fā)出不良醋酸氣味，揮發(fā)酸含量增高。

3.1.3 苦味菌病害 苦味芽抱桿菌侵染葡萄酒使之變苦，多發(fā)生在紅葡萄酒和老酒中。受感染的葡萄酒中還原糖、酒石酸鹽類和甘油含量都減少，總酸、揮發(fā)酸含量增加。

3.1.4 乳酸菌病害

與MLF不同，是在特定的乳酸菌作用下使酒質(zhì)更柔和協(xié)調(diào)。而乳酸菌病害則是幾種菌共同發(fā)酵葡萄酒中的糖，產(chǎn)生乳酸、二氧化碳、醋酸、甘油等，使酒具有酸白菜和酸牛奶味。3.2 防治措施

每種病害有一定的治療措施，一般從原料、發(fā)酵、儲(chǔ)存、灌裝、瓶貯等幾個(gè)環(huán)節(jié)加以控制。但通用的基本治療方法有兩種，即加熱殺菌和硫酸法殺菌。

葡萄酒的釀造過程中應(yīng)注重選擇優(yōu)良菌種，對(duì)可能起負(fù)作用的一些菌應(yīng)加強(qiáng)防治措施。不同屬別的酵母菌種，可根據(jù)它們的一些特性，如形態(tài)、性能、生理機(jī)能、遺傳性等加以區(qū)別和辨認(rèn)?，F(xiàn)代分子生物學(xué)和蛋白質(zhì)化學(xué)的發(fā)展為酵母菌《釀酒工藝學(xué)》課程論文

個(gè)體特性的研究和鑒別提供了新的技術(shù)和測(cè)試手段。[6]而在同屬類中，辨別不同酵母菌種的能力卻日益重要。微生物的有效利用對(duì)于葡萄酒的品質(zhì)有重大意義。參考文獻(xiàn)

[1]李小剛,張春婭,王樹生,等.蘋果酸-乳酸發(fā)酵與葡萄酒的風(fēng)味改良[J].中外葡萄與葡萄酒,2002,1:12-14.[2]張春暉,李華.蘋果酸-乳酸發(fā)酵生化反應(yīng)機(jī)理[J].食品與發(fā)酵工業(yè),1999,5:64-67.[3]何國慶.食品發(fā)酵與釀造工藝學(xué),中國農(nóng)業(yè)出版社2007年3月第5版 《 微生物學(xué)通報(bào)》、《 遼寧食品與發(fā)酵》.[4]Roger B.Boulton , Vernon L.Singleton, et al.趙光鰲,等譯.葡萄酒釀造學(xué)-原理及應(yīng)用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2001.[5]Pilone G J, Ryan F A.A NewZealand Experience in YeastInoculation for Acid Reduction.Aust r[J].N.Z.Wine Indu.J., 1996, 11(4):83-86.[6]屈慧鴿,肖波,張萍,等.轉(zhuǎn)基因酵母S.cMDC對(duì)紅葡萄酒發(fā)酵及酒質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2009,30(21):184-187.

第五篇：化學(xué)工藝學(xué)論文

目錄

第一章 概 述........................................................1 第二章 離子液體脫硫機(jī)理...............................................3 2.1 離子液體的定義及性質(zhì)..........................................3 2.2離子液體的合成方法.............................................4 2.3離子液體的反應(yīng)機(jī)理.............................................4 2.4離子液體的操作條件.............................................4 第三章 離子液體脫硫工藝流程...........................................7 3.1工藝操作流程...................................................7 第四章 能量回收與三廢處理.............................................8 4.1 離子液體的再生.................................................8 4.2離子液體脫硫三廢處理...........................................9 4.3離子液體脫硫的前景.............................................9 參考文獻(xiàn).............................................................10

第一章 概 述

隨著石油工業(yè)和汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車尾氣所造成的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。汽油和柴油中的硫化物燃燒生成的SOx是汽車尾氣中的主要污染物之一[1]。此外，硫含量較高的汽柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁及相關(guān)零部件會(huì)造成腐蝕，硫化物的存在甚至?xí)蛊囄矚馓幚硌b置中的催化劑失活，從而間接導(dǎo)致尾氣中氮氧化合物、一氧化碳和二氧化碳等的排放量超標(biāo)。

近幾年世界各國對(duì)燃油中的硫含量都提出了嚴(yán)格的要求[2-3]。因此，開發(fā)有利于環(huán)境保護(hù)的低硫燃油和燃油脫硫技術(shù)已成為當(dāng)今世界煉油工藝的核心，是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。

1.1 燃料油中含硫化合物的類型

石油中硫的存在形式主要有兩種，通常將能與金屬直接發(fā)生反應(yīng)的硫化物稱為“活性硫”，包括元素硫、硫化氫和硫醇。微量元素硫在油品中有良好的溶解作用，當(dāng)溫度高于150℃時(shí)，元素硫能與某些烴類反應(yīng)，生成新的硫化物和硫化氫等。硫化氫屬于弱酸性氣體，具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性，易溶于油品，易被空氣氧化成元素硫。硫醇惡臭有毒，具有弱酸性，反應(yīng)活性較強(qiáng)，具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。不與金屬直接發(fā)生反應(yīng)的硫化物稱為“非活性硫”，包括硫醚、二硫化物、噻吩等。硫醚屬于中性液態(tài)物質(zhì)，熱穩(wěn)定性較高，不與金屬發(fā)生反應(yīng)，但其分子中的硫原子有形成高價(jià)的傾向。二硫或多硫化物隨分子中硫原子數(shù)目的增加，穩(wěn)定性急劇下降，化學(xué)活性增強(qiáng)。噻吩和苯并噻吩類屬于芳香性的雜環(huán)系，熱穩(wěn)定性較高。在這些硫化物中，噻吩占到柴油總硫的80%以上，苯并噻吩和二苯并噻吩又占噻吩類的70％以上。活性硫(硫元素、硫化氫、硫醇、二硫化物和多硫化物也歸于此)相對(duì)容易脫除，非活性硫(硫醚、噻吩、苯并噻吩)則較難脫除；其中柴油的4，6-二烷基苯并噻吩脫硫非常困難；生產(chǎn)催化裂化(FCC)汽油的原料主要是原油蒸餾或其他煉油裝置的350-540℃餾分的重質(zhì)油，其中硫含量比較高，所含硫化物主要是噻吩類物質(zhì)，包括噻吩、烷基噻吩、苯并噻吩等，我國也有其他的生產(chǎn)工藝，不過FCC汽油占汽油總產(chǎn)量的80％以上，加上原油含硫量高等原因，導(dǎo)致我國汽油中硫含量比國外高出很多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出環(huán)保要求[4]。

1.2 燃料油脫硫的主要方法

面對(duì)日趨嚴(yán)格的燃料油硫含量標(biāo)準(zhǔn)及市場(chǎng)對(duì)低硫清潔燃料油的巨大需求，世界各國紛紛致力于開發(fā)各種油品脫硫技術(shù)。目前，燃料油脫硫的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)主要采用加氫脫硫(HDS)[5]。HDS是指在氫氣存在下，經(jīng)加氫催化劑作用將燃料油中的有機(jī)硫化

物轉(zhuǎn)化為硫化氫而除去。一般來說石油餾分中硫醇類反應(yīng)活性最高，最容易轉(zhuǎn)化，而噻吩類硫化物反應(yīng)活性最低則最難轉(zhuǎn)化。燃料油中噻吩類硫化物占總硫含量的85％以上。要想脫除噻吩類硫化物，則需要較高的溫度和壓力，這不僅增大脫硫操作的危險(xiǎn)系數(shù)，而且也很難達(dá)到深度脫硫(<50μg?g-1)的要求。如果利用HDS生產(chǎn)超低硫油，還需改進(jìn)現(xiàn)有裝置，并研制活性更高的催化劑。另外，加氫裝置投資大，操作條件苛刻，且氫源的利用使操作費(fèi)用較高，導(dǎo)致燃料油成本大幅上升。因此，由于資金、技術(shù)等方面的限制，利用HDS生產(chǎn)低硫燃料油是我國很多煉廠難以承受的。

鑒于加氫脫硫技術(shù)的缺陷，近年來，相繼出現(xiàn)了許多非加氫脫硫方法，如生物脫硫[6]、吸附脫硫[7]、氧化脫硫[8]以及烷基化脫硫[9]、離子液體萃取脫硫[10]等，其中氧化脫硫具有脫硫率高、反應(yīng)條件溫和、設(shè)備投資和操作費(fèi)用低、工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被稱為面向21世紀(jì)的創(chuàng)新煉油技術(shù)和綠色煉油技術(shù)，已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。氧化脫硫技術(shù)主要包括含硫化合物的氧化和分離兩個(gè)步驟。在分離步驟中，多用極性有機(jī)溶劑萃取進(jìn)行脫硫，所選用的有機(jī)溶劑主要有乙腈、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)等。這些有機(jī)溶劑在萃取硫化物的同時(shí)，還會(huì)萃取大量的芳香族化合物，從而造成油品損失；它們與油相有一定的互溶性，造成油品的污染；另外這些有機(jī)溶劑易揮發(fā)，毒性一般較大，造成環(huán)境污染，違背綠色化學(xué)的原則。

離子液體作為一種新興的綠色替代溶劑[11]，因其具有高熱穩(wěn)定性、可忽略的蒸氣壓、寬的液態(tài)溫度區(qū)間、可調(diào)控的酸堿性、良好的溶解性等優(yōu)勢(shì)，因此能夠替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)(特別是催化反應(yīng))，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的綠色化，因此近年來，離子液體的研究得到了迅猛的發(fā)展。如能用離子液體作為萃取劑或催化劑應(yīng)用于燃料油氧化脫硫[12]，則大大降低環(huán)境污染。2001年Wasserscheid等[13]首次將離子液體應(yīng)用于燃料油的萃取脫硫。由于離子液體/催化劑的分離操作簡(jiǎn)單，且離子液體可循環(huán)使用，從而降低了脫硫的操作成本，因此成為近年來發(fā)展最快的非加氫脫硫技術(shù)之一。

第二章 離子液體脫硫機(jī)理

2.1 離子液體的定義及性質(zhì)

離子液體是由有機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的、在室溫或室溫附近呈液體狀態(tài)的離子化合物，通常也稱室溫離子液體(Room Temperature Ionic Liquid：RTIL)，或室溫熔鹽(Room Temperature Molten Salts：RTMS)，簡(jiǎn)稱離子液體(Ionic Liquid：IL)，其熔點(diǎn)一般低于100℃[14]。在這種液體中只存在陰、陽離子，沒有中性分子。我們通常所知的離子化合物在室溫下一般都是固體，強(qiáng)大的離子鍵使陰、陽離子在晶格上只能作振動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)，陰陽離子之間的作用(即離子鍵)較強(qiáng)，一般具有較高的熔、沸點(diǎn)和硬度，如：NaCl，陰陽離子半徑相似，在晶體中做最有效的緊密堆積，每個(gè)離子只能在晶格點(diǎn)陣中做振動(dòng)或有限的擺動(dòng)，熔點(diǎn)為804℃，由此看來離子液體通常應(yīng)該在高溫下存在。然而，通過選擇合適材料可控制在室溫下形成離子液體。如果把陰、陽離子做得很大且又極不對(duì)稱，由于空間阻礙，強(qiáng)大的靜電力也無法使陰、陽離子在微觀上做密堆積，使得在室溫下，陰、陽離子不僅可以振動(dòng)，甚至可以轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)，使整個(gè)有序的晶體結(jié)構(gòu)遭到徹底破壞，離子之間作用力也將減小，晶格能降低，從而使這種離子化合物的熔點(diǎn)下降，室溫下可能成為液態(tài)，即在室溫下呈液態(tài)，通常將其稱作室溫離子液體。

1914年，第一個(gè)室溫離子液體硝酸乙基銨被合成出來，其熔點(diǎn)為12℃，但未引起人們的注意。1951年，Hurley和Wier等人[15]報(bào)道了由三氯化鋁和溴化乙基吡啶(摩爾比為1︰2)形成的室溫離子液體，以及利用這種離子液體進(jìn)行金屬的電沉積；隨后進(jìn)行的研究主要是離子液體在電化學(xué)方面的應(yīng)用。但是，三氯化鋁類的離子液體對(duì)水敏感，極易吸收空氣中的水分，不利于操作，研究進(jìn)展緩慢。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以后，合成出來了對(duì)水和空氣不敏感的離子液體[EMI]BF4之后，對(duì)離子液體的研究得到迅猛發(fā)展。

離子液體作為一種新興的“綠色溶劑”，與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比，具有許多獨(dú)特的性能[16]，主要有：①熔點(diǎn)低，具有較寬的液態(tài)范圍，可以在很寬范圍內(nèi)選擇反應(yīng)溫度；②良好的酸性，并在很大范圍內(nèi)酸性可調(diào)；③溶解能力強(qiáng)，能溶解許多有機(jī)物、無機(jī)物；④幾乎沒有蒸氣壓，不揮發(fā)、不易燃燒和爆炸，對(duì)人和環(huán)境低毒，提供了嶄新的反應(yīng)環(huán)境，避免了大量揮發(fā)性有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境造成的污染和對(duì)操作者的傷害，是安全綠色替代溶劑；⑤較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；⑥高極性；⑦較寬的電化學(xué)窗口；⑧可以重復(fù)使用。

2.2離子液體的合成方法

離子液體種類繁多，改變陽離子、陰離子的不同組合，可以設(shè)計(jì)合成出不同的離子液體。這些合成方法大體上有兩種基本方法：直接合成法和間接合成法[18]。

2.2.1 直接合成法

直接合成法通過酸堿中和反應(yīng)或季銨化反應(yīng)一步合成離子液體，如1-丁基-3-甲基瞇唑鹽[EMim][CF3SO3]、[RR′IM]X等操作簡(jiǎn)便，無副產(chǎn)品，易純化。

2.2.2 間接合成法

若一步不能得到目標(biāo)離子液體，就必須采用兩步合成法。首先通過季銨化反應(yīng)制備目標(biāo)離子鹵鹽。然后加入Lewis酸MXY或用目標(biāo)陰離子[A]－置換出X－來得到目標(biāo)離子液體。在第二步反應(yīng)中，使用金屬鹽MY時(shí)，產(chǎn)生AgX沉淀或NH3、HX氣體而容易除去；加入強(qiáng)質(zhì)子酸HY反應(yīng)要求在低溫?cái)嚢柘逻M(jìn)行，然后多次水洗至中性，用有機(jī)溶劑提取離子液體，然后真空除去有機(jī)溶劑得到純凈的離子液體。

2.3離子液體的反應(yīng)機(jī)理

離子液體萃取脫硫是將離子液體和油品在一定溫度下攪拌，根據(jù)含硫化合物在油品和離子液體中分配系數(shù)不同，達(dá)到平衡時(shí)，硫化物在油品與離子液體兩相中重新分配。直接萃取脫硫法的優(yōu)點(diǎn)是萃取時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單；但是單程脫硫率不高，有時(shí)為了達(dá)到深度脫硫(50μg?g-1)的要求，常需要多次萃取。

2.4離子液體的操作條件

離子液體對(duì)有機(jī)物、無機(jī)物的溶解度高，蒸氣壓低，與許多有機(jī)溶劑不混溶，它己成為新型的液-液萃取劑。離子液體中帶電荷基團(tuán)濃度高，整體具有較強(qiáng)的極性，既可以作為氫鍵的給予體，又可以作為氫鍵的接受體而與許多物質(zhì)形成氫鍵，正負(fù)離子電荷的靜電作用也使其能夠溶解許多化合物，在芳香族化合物的萃取分離方面有很好的應(yīng)用前景。燃料油中的硫化物以噻吩類為主，是典型的芳香化合物，具有一定的極性，適合用離子液體萃取脫除。

與其他脫硫技術(shù)相比，離子液體萃取脫硫技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，可以在不改變汽油組分的情況下脫除燃料油油中的硫化物，脫硫工程中不產(chǎn)生新的污染。

2.4.1 以H2O2作為氧化劑

Lo等[31]研究了離子液體在燃料油氧化脫硫的應(yīng)用，他們用中性離子液體

[BMim]PF6和[BMim]BF4代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)溶劑來萃取燃料油中的含硫化合物。同時(shí)在離子液體中以H2O2和CH3COOH作為氧化體系，進(jìn)行化學(xué)氧化以達(dá)到脫硫的目的。用十四烷和DBT作模擬油，與油相不互溶的[BMim]PF6和[BMim]BF4作萃取劑，DBT從油相萃取到離子液體相，在離子液體中被H2O2-乙酸氧化為相應(yīng)的砜，一旦DBT被氧化，油層中剩余的DBT就會(huì)進(jìn)一步萃取到離子液體相，因此輕油中的DBT含量隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)迅速下降，超過6h，DBT含量從758μg?g-1降低到7.8μg?g-1，即99％的DBT被除去。但該方法對(duì)實(shí)際輕油的脫硫率比模擬油低，利用離子液體[BMim]PF6和[BMim]BF4對(duì)實(shí)際輕油的脫硫率分別為73％和40％。操作完成后，離子液體可循環(huán)使用，其活性沒有明顯降低。該方法將化學(xué)氧化-離子液體萃取兩個(gè)脫硫步驟“一鍋法”進(jìn)行，相對(duì)于只用離子液體萃取脫硫，其脫硫率增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，還避免了使用有機(jī)溶劑所造成的污染及安全問題。

使用中性離子液體[BMim]PF6和[BMim]BF4進(jìn)行萃取氧化脫硫時(shí)，經(jīng)常需要加入一定量的乙酸，原因可能是在油/離子液體兩相間，H2O2作為氧化劑直接氧化含硫化合物速率較慢，而CH3COOH與H2O2可以生成氧化能力更強(qiáng)的過氧化物，從而可以更為高效的完成含硫化合物的氧化。顯然，在氧化體系中增加酸性，有助于離子液體的萃取氧化脫硫。Lu等[32]報(bào)道了用酸性離子液體[HMim]BF4作為溶劑和催化劑，30％的H2O2為氧化劑，以DBT和異辛烷配成模擬油，將DBT氧化為相應(yīng)的亞砜或砜后除去，在90℃條件下，6h脫硫率在60~93％，離子液體重復(fù)使用6次，脫硫率無明顯下降。該過程中不需加入甲酸或乙酸等有機(jī)酸，而是直接利用酸性離子液體[HMim]BF4的催化作用，即可實(shí)現(xiàn)油品的深度脫硫，但是其報(bào)道中暫時(shí)沒有看到關(guān)于酸性離子液體[HMim]BF4的催化作用和催化過程的詳細(xì)說明和解釋。

Zhu等[33]以DBT和正辛烷為模擬油，分別比較了以下情況下模擬油的脫硫情況，若僅用離子液體[BMim]BF4、[OMim]BF4、[BMim]PF6和[OMim]PF6萃取模擬油中的含硫化合物，脫硫率只有12.2-22.0％；若向氧化-萃取體系中同時(shí)加入H2O2、鎢過氧配合物和離子液體[BMim]BF4，模擬油脫硫率增大到98.6％。這表明離子液體萃取-化學(xué)催化氧化耦合脫硫，明顯優(yōu)于其他脫硫技術(shù)，適于深度脫硫。

Zhao等[34]以Br?nsted酸性離子液體[Hnmp]BF4和氧化劑H2O2共存的情況下，對(duì)燃料油和模擬油(DBT與正辛烷)萃取/氧化脫硫進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，60℃時(shí)，H2O2與硫的摩爾比為4，模擬油/離子液體體積比為1，反應(yīng)40min，模擬油中DBT的脫除率達(dá)到100％，使用后的離子液體再生，循環(huán)使用7次，脫硫率仍可達(dá)100％，循環(huán)使用12次，脫硫率為93.4％。將該方法應(yīng)用于柴油，脫硫率為99.4％。離子液體

[Hnmp]BF4既是萃取劑也是催化劑，[Hnmp]BF4從油相中萃取DBT，H2O2與離子液體的陽離子形成配合物，然后分解產(chǎn)生羥基自由基，進(jìn)一步分解產(chǎn)生過羥基自由基、羥基自由基、H2O和O2；萃取到離子液體體系中的DBT被自由羥基氧化成二苯并噻吩砜等極性硫化物，加大了萃取的深度，從而達(dá)到深度脫硫的效果。

Zhao等[35]以DBT與正辛烷作為模擬油，紫外光輻射離子液體[BMim]PF6，30％的H2O2為氧化劑，由于油相水相和憎水的離子液體互不相溶，靜置分層后，形成三相。實(shí)驗(yàn)中H2O2在紫外光輻射下，很容易分解產(chǎn)生氧化活性更高的羥基自由基，羥基自由基在離子液體[BMim]PF6中存在的時(shí)間較長(zhǎng)，萃取到離子液體體系中的DBT被羥基自由基氧化成二苯并噻吩砜。詳見圖4。室溫下，模擬油和實(shí)際輕質(zhì)油分別輻射8h和10h，脫硫率分別為99.5％和90.6％；用過的離子液體未經(jīng)任何處理，循環(huán)利用8次，脫硫率沒有明顯下降。

2.4.2 以空氣作為氧化劑

空氣氧化脫硫技術(shù)以分子氧取代H2O2作氧化劑，使脫硫成本進(jìn)一步降低。Chauhan等[36]以[BMim]BF4為溶劑，鈷(Ⅱ)酞菁為催化劑，空氣為氧化劑，將硫醇和硫酚轉(zhuǎn)化為二硫化物，其反應(yīng)時(shí)間比用有機(jī)溶劑短，收率都達(dá)95-99%。由于催化劑在離子液體中不溶，很容易回收和重復(fù)使用，在研究范圍內(nèi)催化活性沒有降低。

第三章 離子液體脫硫工藝流程

3.1工藝操作流程

化學(xué)氧化-離子液體萃取法[30]是將化學(xué)氧化與離子液體萃取相結(jié)合的一種綠色脫硫工藝。該工藝的一般操作流程是：將離子液體、燃料油及氧化劑混合，在一定溫度下，含硫化合物被萃取至離子液體中，然后被氧化劑氧化成亞砜或砜，由于砜類化合物極性更強(qiáng)，更易留在離子液體中。另一方面，由于含硫化合物在離子液體中減少，會(huì)促使油品中的硫化合物繼續(xù)萃取至離子液體中，如此反復(fù)，達(dá)到脫硫的目的。作為萃取劑的離子液體一般可循環(huán)使用，這使得化學(xué)氧化-離子液體萃取脫硫的成本降低。此方法脫硫率較直接萃取脫硫法提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，是一個(gè)非常重要的突破，有著極為重要的應(yīng)用價(jià)值。

離子液體萃取脫硫的研究已經(jīng)顯示出較好的效果，雖然其單程萃取脫硫能力不是很高，但萃取后易分離且不造成環(huán)境污染，有很廣闊的前景。但是，影響離子液體萃取脫硫的影響因素也很多，包括離子液體陰陽離子的大小、溫度、劑油比、含硫化合物的類型以及起始硫含量，甚至攪拌速度都對(duì)脫硫率有直接的影響。并且，在離子液體萃取脫硫研究中，大多選取咪唑類或吡啶類具有一定芳香性的陽離子，萃取的驅(qū)動(dòng)力以不飽和硫化物與離子液體咪唑環(huán)之間的π-π相互作用為主，它們除了對(duì)噻吩類含硫化合物有較好的吸附效果，對(duì)芳香烴和烯烴也有一定的萃取能力，從而降低了燃油的辛烷值。

第四章 能量回收與三廢處理

4.1 離子液體的再生

為了節(jié)約脫硫成本，減少環(huán)境污染，離子液體的重復(fù)利用性也是決定其能否投入使用的關(guān)鍵因素之一。因此，離子液體的再生問題也引起了高度的重視。

采用蒸餾(或薄膜蒸餾)方法可除去離子液體中易揮發(fā)的有機(jī)硫化物。但是這種方法僅適用于沸點(diǎn)較低的硫化物(如噻吩)，對(duì)于沸點(diǎn)較高的苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)的脫除效果較差。采用有機(jī)溶劑(如四氯化碳、戊烷、己烷或乙酸乙酯)反萃取實(shí)現(xiàn)離子液體的再生也是一個(gè)值得探索的方法，不過方法易造成交叉污染。

Wang等[43]利用正丁基吡啶四氟硼酸鹽([BPy]BF4)離子液體脫除汽油中的硫化物，在離子液體的再生中選擇了旋轉(zhuǎn)蒸餾法和反復(fù)萃取法進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，反復(fù)萃取法的效果優(yōu)于旋轉(zhuǎn)蒸餾法。Jiang等[44]研究了親水性離子液體的再生方法，采用水作為反萃取劑，將有機(jī)硫化物與溶于水相的離子液體分離，離子液體中的水分再通過蒸發(fā)除去。AlC13/TMAC型離子液體則因萃取后變成暗色固體物質(zhì)而無法實(shí)現(xiàn)再生。

利用離子液體具有高導(dǎo)電性、寬的電化學(xué)窗口等優(yōu)點(diǎn)，Naudin等[45]在咪唑型離子液體中實(shí)現(xiàn)了噻吩類衍生物的電聚合。由于離子液體與燃料油不互溶，可以離子液體為電解質(zhì)，采用電聚合的方法，使燃料油中的噻吩及其衍生物聚合，形成難溶的聚合物，進(jìn)一步過濾除去，同時(shí)離子液體可循環(huán)使用。馮婕則利用這一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了脫硫后離子液體的再生，再生的[EMim]DEP的脫硫率可以達(dá)到新鮮[EMim]DEP的90％。

離子液體的再生還可以通過超臨界CO2(scCO2)進(jìn)行。離子液體/scCO2技術(shù)不僅能夠方便產(chǎn)物的分離，還可實(shí)現(xiàn)該過程的連續(xù)流動(dòng)操作，同時(shí)CO2可回收再利用。Planeta等[46]采用毛細(xì)管氣相色譜測(cè)定各噻吩類硫化物在1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酰胺鹽([HMim]Tf2N)與scCO2間的分配系數(shù)，以[HMim]Tf2N作固定相，scCO2作流動(dòng)相。結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度(40-80℃)和壓力(8.7-17.6MPa)相對(duì)溫和的變化，可使硫化物在兩相的分配系數(shù)在很大的范圍內(nèi)發(fā)生變化(0.136-9.13，超過10個(gè)數(shù)量級(jí))。由此可通過改變溫度和壓力條件，將硫化物從離子液體相中轉(zhuǎn)移至scCO2相，從而實(shí)現(xiàn)離子液體的再生。不過此方法對(duì)于工業(yè)上大規(guī)模批量再生，可能存在高能量損耗的不足。他們還設(shè)計(jì)了以[HMim]Tf2N為固定相、scCO2為流動(dòng)相的連續(xù)循環(huán)脫硫工藝過程，見圖6。

中國科學(xué)院過程工程研究所發(fā)明了一種離子液體萃取脫硫與生物脫硫耦合的方

法[47]。先通過離子液體萃取脫除油相中的硫化物，然后把離子液體相加入含有微生物細(xì)胞的水相中，室溫下反應(yīng)3-24h，硫化物被微生物降解，而離子液體得到再生。總之，離子液體的再生應(yīng)根據(jù)不同的萃取脫硫體系、不同的離子液體，選取相應(yīng)的再生途徑，以減少能耗并達(dá)到最佳的再生效果。

4.2離子液體脫硫三廢處理

1.廢氣：建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)廢氣為油漆工序產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，主要污染物為非甲烷總烴和二甲苯，經(jīng)水簾除霧裝置吸附后再經(jīng)活性炭吸附處理后，通過15米高的1號(hào)排氣筒排放；拋光工序產(chǎn)生的顆粒物廢氣經(jīng)中央吸塵器收集進(jìn)入袋式除塵器處理后，通過15米高的2號(hào)排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

2.廢水：建設(shè)項(xiàng)目無工藝廢水產(chǎn)生，職工生活污水10800t/a，達(dá)接管要求進(jìn)入太倉市城東污水處理廠集中處理。

3.固廢：建設(shè)項(xiàng)目生活垃圾由環(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一清運(yùn)，廢木材外賣處置，廢活性炭粉塵、漆渣、循環(huán)水池廢液和廢砂紙委托固廢處置公司處置。

4.3離子液體脫硫的前景

要真正實(shí)現(xiàn)離子液體在燃料油脫硫上的工業(yè)應(yīng)用，必須考慮離子液體與燃料油本身的一些性質(zhì)問題。燃料油作為石油產(chǎn)品，其組成較為復(fù)雜，尤其是含水問題在燃料油中幾乎是不可避免的，對(duì)水不穩(wěn)定的Lewis酸類離子液體難以在燃料油脫硫中實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，因此應(yīng)用于燃料油脫硫的離子液體必須是對(duì)水穩(wěn)定的。

此外，目前離子液體的價(jià)格昂貴，并且在制備、再生過程中需用揮發(fā)性有機(jī)物，對(duì)環(huán)境存在一定的危害，這將阻礙其實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。因此尋找低成本、高硫容且環(huán)境友好的離子液體是離子液體推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

綜上所述，離子液體已經(jīng)成功地應(yīng)用于燃料油的脫硫中，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：①對(duì)HDS難以脫除的噻吩類化合物具有較好的脫除效果；②離子液體具有不揮發(fā)、不腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)分離操作導(dǎo)致溶劑損失而環(huán)境污染；③選擇與油品不互溶的離子液體作萃取劑，不存在交叉污染問題；④使用過的離子液體采用蒸餾、反萃取等簡(jiǎn)單操作，容易再生，可循環(huán)利用，滿足多次萃取脫硫，從而達(dá)到較高的脫硫率。當(dāng)然，離子液體脫硫的機(jī)理還需進(jìn)一步加強(qiáng)，脫硫率和油品的收率還需進(jìn)一步提高。相信，隨著研究和開發(fā)力度的不斷加大，離子液體必將在燃料油的脫硫中發(fā)揮積極作用。

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