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摘要：高分子過濾片是以超高分子量聚乙烯為主要原料，采用壓制燒結(jié)成型的一種微孔濾材，廣泛應(yīng)用于白酒過濾。前期過濾實驗發(fā)現(xiàn)，過濾孔徑的大小對白酒香味組分有較直接的影響。目前超高分子量聚乙烯微孔濾材因無專有標(biāo)準(zhǔn)，多采用曝氣法來觀察孔徑大小和微孔分布是否均勻，不能準(zhǔn)確量化。

為填補(bǔ)業(yè)內(nèi)研究空白，采用自制的通量測定裝置對不同孔徑酒用高分子過濾片進(jìn)行流量實驗，再分別采用泡壓法和壓汞法對高分子過濾片孔徑大小及其分布進(jìn)行了對比測定。由于高分子過濾片孔徑分布范圍較廣，使用壓汞法測定高分子過濾片的孔徑大小及分布比泡壓法更科學(xué)。此外，大孔的存在拉高了平均孔徑值，最可幾孔徑比平均孔徑更能科學(xué)和準(zhǔn)確地反映酒用高分子過濾片的實際孔徑大小。

關(guān)鍵詞：白酒過濾、高分子過濾片、平均孔徑、最可幾孔徑、泡壓法、壓汞法

1、材料與方法

1.1、濾材

孔徑分別為0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.45μm孔徑的高分子過濾片，編號分別為1—4#，瀘州市南方過濾設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

1.2、儀器與測試條件

濾材通量測定裝置，專利號CN203376243U[1]，瀘州市南方過濾設(shè)備有限公司自制。

通量測試方法參考專利CN103399116A，室溫條件下，預(yù)先將過濾片置于待測溶液中浸泡1小時以上;安裝好測定裝置后將待測液注入評價裝置的貯液筒體;調(diào)節(jié)進(jìn)氣口8的閥門，使壓力達(dá)到過濾壓力要求，在該壓力條件下預(yù)壓10分鐘后，開啟排液口閥門，定時測定不同時間過濾液的體積。

2、結(jié)果與分析

2.1、高分子過濾片通量測定結(jié)果

2.1.1、純水和純乙醇通量

常壓下，不同孔徑過濾片的純水、純乙醇、乙醇-水溶液的流量與時間關(guān)系均符合Henry規(guī)律，即呈線性關(guān)系。裝置測定發(fā)現(xiàn)不同名義孔徑的過濾片過濾流量總體相差不大，常壓下，0.2μm、0.3μm與0.1μm相比，純水流量均相差150(L/(m2·h))，純乙醇流量均相差約120(L/(m2·h))，0.45μm與0.1μm相比，純水、純乙醇流量分別相差550、400(L/(m2·h))。但所有體積分?jǐn)?shù)乙醇溶液的流量均比純乙醇的小，對于體積分?jǐn)?shù)為40%、50%的乙醇溶液，0.2μm、0.3μm均與0.1μm的通量相差約200(L/(m2·h))，0.45μm與0.1μm的通量相差550(L/(m2·h)),對于體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液，0.2μm、0.3μm均與0.1μm的通量相差約300(L/(m2·h))，0.45μm與0.1μm相差約740(L/(m2·h))。

在0.2Mpa壓力條件下，純水與純乙醇在不同孔徑過濾片的通量如(表1)所示，2、3#過濾片的純水通量接近，1#的最小，4#的最大。2#過濾片的純乙醇通量最小，1#和3#的接近，4#最大。由此可知，與常壓下的通量結(jié)論一致的是4#過濾片的孔徑最大，其次為2#和3#，1#最小。值得注意的是：在加壓條件下，純水和純乙醇的流量均比常壓增大了10倍左右，且純乙醇的通量較純水的大，這可能是由于在外加壓力條件下，乙醇較水的滲透擴(kuò)散性能加強(qiáng)。具體而言，0.2、0.3μm通量相差不大，0.2μm、0.3μm均與0.1μm的純水通量相差1000(L/(m2·h))，純乙醇通量相差不大，0.45μm與0.1μm的純水通量相差2000(L/(m2·h))，純乙醇通量相差約700(L/(m2·h))。

2.1.2、不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇-水溶液通量

不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液在各過濾片的通量與時間關(guān)系如(圖1)和(表1)所示。

由(圖1)可知，與純乙醇、純水體系相似，不同濃度的乙醇溶液在過濾片的流出量與時間均呈線性關(guān)系。除1#過濾片外，50%乙醇溶液在其余各過濾片的通量較其他體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液低，可能是由于在乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%時，乙醇-水體系出現(xiàn)渾濁，體系顏色呈乳白色懸濁液(形成締合物分子)，溶液的粘度系數(shù)發(fā)生變化所致，因此在使用上述過濾片時要考慮乙醇的濃度。

2.2、孔徑大小及分布測定結(jié)果

分別采用氣泡法和壓汞法測定1-4#過濾片的孔徑大小及分布，結(jié)果如(圖2)。

由(圖2)中的a圖可知，名義孔徑為0.1μm(1#)過濾片主、副峰值孔徑分別為11.43μm和25.96μm，占比分別為18.65%和11.52%，實測最大孔徑40.87μm，最小孔徑10.12μm，平均孔徑為24.84μm，最可幾孔徑11.43μm;由圖b可知，名義孔徑為0.2μm(2#)過濾片主、副峰值孔徑分別為11.80μm和25.35μm，占比分別為45.66%和11.95%，實測最大孔徑39.39μm，最小孔徑10.5μm，平均孔徑為27.67μm，最可幾孔徑為11.8μm;由圖c可知，名義孔徑0.3μm(3#)過濾片主、副峰值孔徑分別為12.28μm和26.13μm，占比分別為45.04%和15.95%，實測最大孔徑42.18μm，最小孔徑10.25μm，平均孔徑為28.95μm，最可幾孔徑12.12μm;由圖d可知，名義孔徑0.45μm(4#)過濾片主、副峰值孔徑分別為12.48μm和28.97μm，占比分別為34.60%和14.90%，實測最大孔徑48.68μm，最小孔徑10.37μm，平均孔徑為29.97μm，最可幾孔徑12.48μm。

1-4#超高分子量聚乙烯過濾片實測孔徑大小與前文流量大小順序一致，也與張強(qiáng)[12]測試結(jié)論基本符合，證明數(shù)據(jù)較可信。由此可知，超高分子量聚乙烯過濾片的名義孔徑與實際孔徑差別較大。

因高分子過濾片孔徑分布較廣，使用最可幾孔徑比平均孔徑更能準(zhǔn)確表征孔徑分布情況。

從同一孔徑泡壓法和壓汞法對比可知，泡壓法均有主、副峰，不是嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，而壓汞法測定結(jié)果中這種區(qū)別不明顯。更重要的是，氣泡法不能測過大的孔，對于高分子過濾片孔徑測量具有較大的局限性，因此，壓汞法更適合用于高分子過濾片的孔徑大小及分布測定。

值得注意的是，多孔體中的孔隙包括貫通孔、半通孔和閉合孔3種，這3種孔率的總和就是總孔率。平時所言“孔率”，即指總孔率。劉培生、夏風(fēng)金均指出，當(dāng)測孔徑時，壓汞法檢測的是滲透孔和半滲透孔的總和，而氣體滲透法和氣泡法僅檢測滲透孔;當(dāng)測孔徑分布時壓汞法測定的是全通孔和半通孔，而氣泡法測的是全通孔。高分子過濾片用于白酒過濾生產(chǎn)時，起作用的主要是貫通孔和半通孔。可見壓汞法比泡壓法更適合用于高分子過濾片孔徑大小和分布的檢測。

3、結(jié)論

實驗發(fā)現(xiàn)酒用高分子過濾片的名義孔徑與實際孔徑相差較大，名義孔徑分別為0.1μm、0.2μm、0.45μm的過濾片，實際平均孔徑分別為24.84μm、27.67μm、29.97μm，最可幾孔徑分別為11.43μm、11.8μm、12.48μm。不同名義孔徑濾片之間實際平均孔徑相差約為2μm，名義孔徑越大，實際平均孔徑、最可幾孔徑和最大孔徑均越大。

此外，研究發(fā)現(xiàn)高分子過濾片實際孔徑分布較寬，考慮到較大孔的存在拉高了平均孔徑值，最可幾孔徑比平均孔徑更能科學(xué)、準(zhǔn)確地反映高分子過濾片的實際孔徑大小，微觀結(jié)構(gòu)分析也證明了相應(yīng)結(jié)論。