Page 139 - 精细化工2019年第9期

第 9 期 李慰霞，等: 磷酸-硝酸镁复合清净剂对糖汁清净及机理 ·1867·

2.2.2 正交实验结果 表 3 不同体系中的 Zeta 电位
正交实验结果见表 2。 Table 3 Zeta potential in different systems
体系 清净剂种类及用量 p H Z e t a 电位/mV
表 2 正交实验结果 蔗糖体系 复合清净剂、2.0% 11.0 37.7
Table 2 Orthogonal experiment results
蔗糖体系 单一清净剂、2.0% 11.0 30.20
复合清净剂 pH PAM 质量 回溶糖浆体系 无 11.0 -11.42
实验号 用量/mL 浓度/(mg/L) 脱色率/ 沉降
% 时间/s 回溶糖浆体系 复合清净剂、2.0% 11.0 -3.96
A B C

1 1 1 1 74.32 140
由表 3 可知，复合清净剂在蔗糖体系混凝后的
2 1 2 2 82.34 65
Zeta 电位为 37.7 mV，高于单一清净剂在蔗糖体系
3 1 3 3 85.36 110
混凝后的 Zeta 电位（30.20 mV）。这是由于，镁离
4 2 1 2 77.68 86
子混凝后生成了带正电荷的氢氧化镁，同时在混凝
5 2 2 3 84.19 75
6 2 3 1 86.78 92 过程中也有带正电荷的羟基磷酸钙生成，因此磷酸
7 3 1 3 76.69 98 的引入增大了体系的 Zeta 电位。从而使体系 Zeta 电
8 3 2 1 85.53 102 位增加，导致胶粒颗粒更加分散 [26] ，有利于与非糖组
9 3 3 2 88.70 79 分的充分接触。赤砂糖回溶糖浆体系的 Zeta 电位为
脱色率 11.42 mV，表明回溶糖浆体系存在带负电的色素分
K 1 80.67 77.23 82.21 子及非糖组分；混凝后的 Zeta 电位变为3.96 mV。
K 2 82.88 84.02 83.91
这是因为，带正电荷的混凝物中和了回溶糖浆中带
K 3 84.63 86.95 83.08
负电的色素及非糖成分，从而导致 Zeta 电位绝对值
极差 R 3.96 9.72 0.87
因素主次 B>A>C 变小。因此，复合清净剂对赤砂糖回溶糖浆的清净
最优方案 A 3B 3C 2 机理为电中和吸附。
沉降时间 2.3.2 SEM 分析
K 1 99.33 101.33 104.67 混凝物 SEM 图见图 6。
K 2 84.33 81.67 77.67

K 3 93.00 93.67 94.33
极差 R 15 19.66 27
因素主次 C>B>A
最优方案 A 2B 2C 2

2.2.3 实验结果极差分析
通过极差分析可以了解到各个因素对实验效果
影响的主次关系，影响脱色率大小的因素按照主次
排序为：B>A>C。影响沉降时间的因素按主次排序
为：C>B>A。根据 K 值，得出脱色率最优组合：
A 3 B 3 C 2 ，沉降时间 A 2 B 2 C 2 。分别在最佳脱色率组合、
沉降时间组合条件下进行 3 次平行实验，两组合平
均脱色率分别为 88.9%、88.3%，平均沉降时间分别

为 83 s、69 s。考虑到脱色率相差不大，因此采用 a—单一清净剂蔗糖体系中混凝物的 SEM；b—单一清净剂赤砂
A 2 B 2 C 2 作为最佳组合，即复合清净剂用量 2.0%，pH 糖回溶糖浆体系中混凝物的 SEM；c—复合清净剂在蔗糖体系中
混凝物的 SEM；d—复合清净剂在赤砂糖回溶糖浆体系中混凝物
为 11.0，PAM 质量浓度 2 mg/L。在此条件下糖汁脱
的 SEM
色率 88.2%，最佳沉降时间 69 s（2.1.5 节中实验控
温为 30 ℃，而正交实验在 32 ℃下进行，温度大 图 6 清净剂在不同体系中混凝物的 SEM 图
Fig. 6 SEM images of coagulated products of detergent in
于 30 ℃，导致体系的内能增大，从而引起沉降时 different systems
间偏大）。
2.3 机理分析 由 SEM 图可知，单一清净剂的混凝物（图 6a、
2.3.1 Zeta 电位分析 b）呈块状且体积较大，复合清净剂的混凝物（图
不同体系中的 Zeta 电位见表 3。 6c、d）呈颗粒状且体积较小。可能是磷酸的引入生