提高网络速率

提高网络速率（精选3篇）

提高网络速率 篇1

摘要：对初花期苜蓿茎秆进行不同的处理,通过单因素试验分析苜蓿茎秆在未处理、压扁、弯折和去蜡质层等形态下的干燥特性。结果表明,未经处理的苜蓿茎秆所需的干燥时间是其叶子的2倍左右,经过压扁、去蜡质层后的苜蓿茎秆所需的干燥时间仅是叶子的1.2倍左右,而弯折茎秆所需的干燥时间却是叶子的1.5倍。该研究可为牧草收获机械主要工作部件的改进提供理论依据。

关键词：苜蓿叶子,苜蓿茎秆,不同预处理,干燥速率

0 引言

苜蓿又有“牧草之王”的美誉,其种植面积占世界牧草种植面积的90%以上[1]。在开花初期刈割时,含水量一般在80%左右,能保存的干草安全含水率应为14%～17%[1]。苜蓿干燥过程中最大的难点就是叶和茎的干燥速度不同步,也就是说当叶已达到安全水分时,茎的含水量还很高;当茎的含水率达到贮存标准时叶就会由于含水率过低而容易从茎秆上脱落,造成了苜蓿营养的损失。所以,苜蓿的干燥时间主要取决于茎秆的干燥时间,为使苜蓿的茎叶干燥速率一致、获得优质的干草,必须依据苜蓿干燥过程中散失水分的机理采取科学的调制方法。针对这一问题,干草调制技术中最常用的措施是机械处理和破坏苜蓿茎秆表面蜡质层两种方式,以此提高茎秆水分散失速度,缩短苜蓿茎秆干燥时间(干燥至安全含水率18%所用的时间)。

1 材料与仪器

1.1 实验材料

紫花苜蓿,选自伊利第7牧场,生理期为第2茬初花期,刈割时间为2012年7月, 新鲜样品含水量为65%～ 75%。

1.2 仪器设备

GZ-1型薄层干燥试验台(华南理工大学科技实业总厂生产)、DL104型电热鼓风干燥箱( 天津市实验仪器厂生产)、BT223S 型电子天平( 赛多利斯精密仪器有限公司生,精度:0.001g,最大称量:220g)、橡胶锤、尺子、保鲜膜、刀具、温度计、秒表等。

2 实验方法

2.1 初始含水率测定

剔除紫花苜蓿表面异物,然后茎叶分离,沿横向切成10 cm长的段。称取以上苜蓿样品各50g,将其放置在电热鼓风干燥箱中,以105℃的温度进行干燥,直至物料的质量变化不大于0.001g/h。重复以上试验3次,最终得出苜蓿叶的初始含水率为75%,茎的初始含水率为65%,

含水率计算公式:物料内部含水率的表示方式有两种,即湿基含水率和干基含水率[2]。本文采取湿基含水率来表示紫花苜蓿的茎秆及叶的含水率。

G湿=undefined=undefined

试中 g水—湿物料中水分质量;

g干—湿物料中绝干物质的质量;

g—湿物料的总质量。

2.2 苜蓿不同预处理方式下的干燥试验

分别对苜蓿茎秆进行压裂、弯折、去蜡质层、压裂+去蜡质层等几种预处理(实验所采用的干燥方式为热风干燥,参数设置为干燥温度70℃,风速1.4m/s,每隔15min取样一次)。

不同预处理方式单因子试验安排如表1所示。

3 结果与讨论

3.1 不同形态下的苜蓿干燥时间

图1为苜蓿在不同形态下达到安全含水率18%所用的时间。苜蓿叶子需要95min;未经处理的苜蓿茎秆需要190min;经过压扁处理后的苜蓿茎秆需要125min;刮除蜡质层后的苜蓿茎秆需要120min;而弯折处理处理后的苜蓿茎秆需要150min。

yij表示在第i个水平Ai之下第j次重复试验的观察值,A1:叶,A2:茎,A3:压裂;A4:弯折;A5:去蜡质层;A6:压裂+弯折。

3.2 苜蓿叶子的干燥特性

苜蓿叶子的含水率曲线基本呈指数曲线变化,其回归方程为

y=121.58e-0.024 4xR2=0.726 8

由相关系数可以看出拟合度较好。在达到安全含水率之前苜蓿叶的含水率—时间曲线采用直线拟合则相关系数更高。其回归方程为

y=-0.675 5x+80.011 R2=0.974 4

苜蓿叶的含水率时间—曲线如图2所示。

由图2可知苜蓿叶子的初始含水率为75%左右,干燥分为两个时期,前一个时期叶子的含水率下降较快,主要是由于苜蓿叶片较薄,表面积较大,水分易于散失。当含水率下降至18%左右时,干燥速率明显下降,这时叶片进入结合水散失阶段;当干燥时间达到200min,叶片几乎进入绝干状态,此时叶片干燥易碎已经不适合储存。

3.3 未处理苜蓿茎秆的干燥特性

图3为苜蓿茎秆含水率随干燥时间的变化曲线,在达到安全含水率之前苜蓿茎秆的含水率—时间曲线可采用直线拟合其回归方程为

y=-0.276 8x+68.654 R2=0.985 7

由相关系数可见,拟合度较好,干燥速率平稳但是较缓慢。由于茎秆曝露于空气中的表面积小,且表面有蜡质层,内部有维管束等一些结构阻碍了水分的散失,可见若想提高干燥速度需对刈割的茎秆做进行适当地预处理。

3.4 不同预处理对苜蓿茎秆干燥速率的影响

3.4.1 压裂茎秆的干燥特性

压裂茎秆的含水率时间-曲线如图4所示。压裂茎秆的含水率—时间曲线的回归方程为

y=-0.385 2x+64.673 R2=0.999 2

由相关系数可知,拟合度很高。

由图4可知,压裂茎秆的整个干燥过程的干燥速率几乎保持不变,含水率下降较快。这时由于压裂处理破坏了茎秆内部的维管束以及茎秆表层的表皮对水分散失的阻力,同时还增加了茎秆与空气的接触面积,易于茎秆水分的散失(在做压裂处理时以茎秆刚好汁液未流出为宜)。

3.4.2 弯折茎秆的干燥特性

弯折茎秆的含水率时间-曲线如图5所示。由图5可知弯折茎秆的含水率曲线基本呈指数曲线变化,其回归方程为

y=72.726e-0.011xR2=0.975 9

本实验采用自制的M型隔尺,对苜蓿进行弯折处理,如图6所示。

弯折后茎秆的干燥时间稍微有减少,但是干燥速率却增加得并不明显。这是由于弯折作用造成的断裂面增加了苜蓿茎秆与空气的接触面积,但是断裂面积较小,所以对提高单根苜蓿茎秆干燥速率的效果并不显著。但是对于群体堆积的苜蓿,弯折作用会使苜蓿草条蓬松,通风性增强,所以也是一种较为理想的田间干燥处理方式。

3.4.3 去蜡质层茎秆的干燥特性

去蜡质层茎秆的含水率时间-曲线如图7所示。去蜡质层茎秆的含水率—时间曲线基本呈指数曲线变化,其回归方程为

y=58.984e-0.009 3xR2=0.981 5

由图7可知,去蜡质层后茎秆的干燥速率明显增加,干燥初期含水率下降较快,后期干燥速率明显减少,干燥过程变得缓慢。没有了蜡质层对水分的阻碍作用,干燥初期自由水被热风迅速带走;但是茎秆内部的维管束等一些组织并未受到破坏,致使后期的干燥速率变得缓慢。

去蜡质层处理虽然极大地提高了苜蓿茎秆的干燥速率,但在刮除蜡质层的过程中会造成大量干物质的损失,并不是一种较好的预处理方式。而在雨水较多的地区,将苜蓿茎秆表面的蜡质层刮擦掉,会促使牧草干燥均匀,降低雨后、潮湿地区溶析损失,最大程度保留牧草营养成分,却有较好的调制效果。

3.4.4 压裂+去蜡质层茎秆的干燥特性

压裂+去蜡质层茎秆的含水率时间-曲线如图8所示。由图8可知压裂+去蜡质层茎秆的含水率—时间曲线呈线性变化,回归方程为

y=-0.564 4x+64.033 R2=0.994 4

经过去蜡质层以及压扁处理的苜蓿,由于茎秆表面的蜡质层及茎秆内部的维管束同时遭到破坏,所以干燥速率明显增加,干燥时间缩短。虽然这种方式缩短了苜蓿茎秆与叶子的干燥时间差异,但与此同时苜蓿收获机械的功率损耗也将会大大增加。

4 结论

苜蓿叶子与不同预处理后的苜蓿茎秆具有不同的初始含水率,叶子在温度70℃、风速1.4m/s的干燥条件下,达到安全含水率所用的时间大约为90mn左右,是未处理苜蓿茎秆的0.5倍。经过压扁、弯折以及去蜡质层处理后的苜蓿茎秆所用的干燥时间分别是叶子干燥时间的1.25,1.2,1.5倍;而经过去蜡质层以及压裂两种预处理后的苜蓿茎秆的干燥时间是叶子的0.94倍。

由此可见,不同预处理方式对苜蓿茎秆干燥时间的影响也是不径相同的。经过去蜡质层和压裂共同处理后的苜蓿茎秆的干燥时间最接近叶子的干燥时间;去蜡质层及压裂处理次之;而弯折处理对提高苜蓿茎秆干燥速率的效果最不显著。

参考文献

[1]李树,童莉葛.苜蓿干燥的实验研究[J].河北理工学院学报,2005,28(2):128-133.

[2]洪绂曾,高洪文.苜蓿科学[M].北京:中国农业出版社,2009.

[3]李爱平,汪春,胡军祥.苜蓿叶,茎秆与压裂茎秆干燥特性对比[J].通讯机械,2006(12):60-61.

[4]中国国家标准,GB/T8858-1988.水果、蔬菜产品中干物质和水分含量测定方法[S].北京:中国标准出版社,1988.

[5]郑先哲,王忠江.牧草干燥理论与设备[M].北京:中国农业出版社,2009.

[6]任露泉.试验优化设计与分析[M].北京:高等教育出版社出版社,2003.

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[8]Zheng Xianzhe,Jiang Yiyua,Pan Zhong li.Dry ing and quali-ty characteristics of different components of alfalfa[J].Transactions of the CSAE,2007,23(2):97-101.

[9]Zheng X Z.Study on the drying quality of alfalfa hay[D].Harbin:Northeast Agricultural University,2004.

[10]郑先哲,蒋亦元.苜蓿干燥特性试验研究[J].农业工程学报,2005(1):159-162.

凝胶球提高膜渗透速率实验研究 篇2

解决膜污染有许多方法,一类是从膜自身出发,另一类是从强化传质出发。如放置突起物法、环形挡板法、湍流促进器法和电场法,这些强化传质技术主要应用于平板膜和较大内径的管式膜,因为这些膜组件有足够空间安装这些装置。在料液中放入一定数量、一定大小的小粒子,形成两相流,由于宾克效应,料液会在层流状态时显示出湍流特性,并且由于一定尺寸粒子对膜面冲刷作用,因而可减少膜表面形成的凝胶层,这层凝胶层导致膜渗透速率的衰退和截留率提高,起这种作用的粒子被称为助滤球或清洗球,可起这种作用的材料或形态有固体、凝胶球、泡沫塑料。例如,在桔子汁的反渗透浓缩中添加可随主体液流动的塑料小球,在乳清蛋白超滤中添加泡沫塑料小球,这些实验在不同程度上提高了膜渗透速率,但也导致膜损伤,因此制备适合膜过滤的助滤球成了问题的关键。

1 助滤球的制备和性能

由于助滤球浸泡在超滤主流液中,此助滤小球有2种方式参与超滤,一是助滤小球只流过膜组件,而不经过泵,这样可避免被泵打碎,为达到这些目的,必须在膜组件进出口设置分离助滤小球的装置,并设置专门输送和回收助滤小球供给系统,因而系统很复杂,附属设置造价很高,与之相对应的助滤球是泡沫塑料小球(小球含大量的开放孔,以便料液能进入小球,并使小球表观密度与主流体相同,因而可悬浮于料液中),目前国内没有类似装置。二是助滤小球随主流液流过泵和膜组件,因而助滤小球会被击碎而成为碎片,碎片的大小一般为0.1~0.4mm,由两相流知识可知,这样大小的粒度分布对内径为2mm以下的中空纤维过滤起作用(粒度尺寸为内径1/10以上时,加入的粒子会干涉流体流形,即在层流范围内层现湍流特点,若粒子尺寸小于1/10管径时,可作单相流处理)。由于这种方式无须对现有几乎占总过滤面积1/2以上的中空纤维过滤装置进行改造,因而较适合中国国情,本文制备的助滤球适合于这种方式。

由于助滤球在经过泵时会被击碎,微小的碎片留在主流液中,甚至可能进入滤液中。因此,助滤球材料应选择生物相容体系,且最好是天然无毒无味的水凝胶,由于水凝胶中固形物含量一般在5%以下,因而价格十分低廉,在超滤过程中添加量控制在母液的1/20~1/10范围,一般可提高渗透速率10%~30%,由于助滤球可回收利用,实际消耗量很小,因而产出/投入比很大。

本文选择经常作为固定化酶载体而被深入研究的海藻酸钠天然多糖,重点研究其与多价金属离子形成的水凝胶,通过离子置换、干缩工艺,可产生一系列强度不同的凝胶小球,最终要求凝胶小球是海藻酸钙凝胶,海藻酸的分子量是十几万至几十万,因而可被超滤膜完全截留,不会影响透过液;钙离子是食品卫生法几乎无限制的离子,其与海藻酸形成的离子键键能很大,一般情况下不会断开,因而这种凝胶较稳定,在泵的冲击破碎下,凝胶小球会被破碎到0.1~0.4mm,并保持稳定。

制备工艺如下:用针管或移液管吸取海藻酸钠溶胶(浓度为2%~4%),滴入CaCl2溶液(浓度2%~5%),固化完全(一般为1d),产生小球直径为2.0~2.6mm,抗压强度为0.4g/球,800rpm转速的四叶组织捣碎机冲击10s就可将小球全部击碎,连续冲击10min,小球破碎成0.1~0.4mm的碎片,并保持稳定,为观察助滤效果,本文将2mm凝胶小球放入杯式超滤装置与料液共同超滤;用1 500rpm转速的离心喷斗喷雾海藻酸钠,微小的雾滴落入Ca Cl2溶液而固化,固化时间为2h,凝胶小球的颗径为0.1~0.4mm。两种方式产生的0.1~0.4mm小球形状有差别,两者都可用于内径为2mm以下中空纤维的超滤,效果一样。

海藻酸钠和牛血清蛋白会发生静电吸附作用,吸附在很短时间内完成,实验测得表观吸附量为4~6mg/g球,换算为海藻酸钠的吸附量为0.10~0.15g/g,小球吸附牛血清蛋白达到饱和时的尺寸变大1.2倍。

2 杯式超滤牛血清蛋白

2.1 膜材料

聚丙烯腈PAN3万膜,醋酸纤维素CA6万膜,截成一定尺寸放于杯式超滤器。助滤凝胶球,海藻酸钙凝胶,直径2mm,牛血清蛋白;分子量6.9万,配成一定浓度蛋白液放入冰箱备用。

2.2 装置

450m L超滤杯,氮气加压1.0atm,电磁搅拌,紫外分光光度计测蛋白液光密度(波长280nm)间歇超滤装置示意图如图1所示。

2.3 操作过程

选择相同材料,相同截留分子量块膜(一般选择同一块制成的膜),加入相同浓度、相同容量的蛋白液,其中一份加入助滤小球,开启磁力搅拌装置,间隔一定时间记录渗出液容量,测定渗壶液光密度,根据浓度-光密度标准曲线,可由光密度值找到对应浓度值,两者关系见图2。

由图2可以看出,在0.15wt%以下两者线性关系甚好,根据拉乌尔定律:

式(1)中,B为光密度,C为浓度,K为比例常数。

又膜截留率R为:

式(2)中,Cf为母液浓度,Cp为渗出液浓度。

当C<0.15wt%时,将(1)代入(2),得:

式(3)中,Bf为母液光密度,Bp为渗出液光密度,通常对特定料液,若R=95%,则定义该溶质的分子量即为此膜的截留分子量,在料液中加入凝胶小球。

由于小球的冲击,擦洗作用,一方面不断清洗污染的膜表面,使渗透速率衰减放慢,因而渗透速率可维持在较高水平;另一方面,凝胶小球对膜的冲击可能导致膜的破坏,而这种破坏往往不容易察觉,而且破坏作用又往往与时间有关,具有累积性,采取连续测定渗出液光密度的方法,也可一方面间接了解膜面凝胶发展性况(在起滤过程中,由于膜面凝胶层形成和加厚,膜的表观截留率逐渐提高[1,2],相应渗出液的光密度逐渐减少),若膜被破坏,对溶质无截留,渗出液光密度会逐渐增大,这个趋势与正常膜过滤正好相反,因而很容易由光密度判断膜的安全性。本实验选择牛血清蛋白为研究体系,也是考虑到其往往作为标准液用于测定膜的截留分子量和膜面凝胶发展研究,通过测定光密度,结合标准曲线,可方便快捷地查找浓度,进而计算出截留率。

3 结果与讨论

3.1 PAN3万膜

蛋白液光密度0.674,A、B两块膜,分别分批加入一定量的蛋白液,加入次序如下:69+9.5+35+25=134.5m L(先超滤69m L料液,超滤到一定时候(图中有记录),2个超滤杯中同时补加9.5m L同样光密度的料液(剩余的浓缩料液与补充的料液共同超滤),与此类推,其中B加入直径为2mm的助滤球10m L,累积渗透量与时间关系见图3。

显然,在任一时间上,添加助滤球时流量总大于不添加时相应流量,由图3折线可以看出,两者差距随着时间延长,即超滤杯中溶液减少而增大;由65m L折线可以看出,在超滤初期,凝胶球由于旋转而离开膜面,故初期A、B两块膜渗透液差异是由于助滤球吸附效应而引起的,随着杯中溶液的减少,助滤球逐渐在膜面上运动,会清除吸附在膜面上的凝胶层,表现为添加助滤球后膜通量衰减小于不添加助滤球的膜。渗出液中的BSA平均光密度见表1。由表1可见,添加助滤球时,渗出液光密度大于不添加助滤球渗出液对应的光密度,以0.674为基准,可看出此时B膜未破坏。

3.2 CA6万膜

A、B两块膜,其水通量如下,A:6m L/min,B:9m L/min,为消除助滤球的吸附现象,将10m L、2mm的助滤球在光密度为0.411蛋白液浸泡平衡后取出,安排如下,蛋白光密度0.411。A:助滤球(已吸附蛋白)+100m L蛋白;B:100m L蛋白,超滤结束时,A总渗出量86m L,B总渗出量66m L,渗出液光密度,A终点0.031 1,B终点0.018 0。显然,添加小球是导致渗透液光密度增大的原因,补加120m L蛋白液,A总渗出117m L,B总渗出89m L,渗出液光密度一时间关系如图4所示。

显然,不添加助滤球时,光密度在00..002200~0.030之间波动;而添加助滤球时,第99mmiinn以后,渗出液光密度随时间单调上升。这是由于助滤球随着杯中液位降低,助滤球冲击膜面概率增大,膜孔和膜面在撞击中破坏程度增大的结果,尤其最后一点,渗出液光密度0.117远大于末添加助滤球时相应光密度0.024,这预示此时膜可能已破坏,拆开超滤杯检查,发现A膜明显破坏,而B膜表面完好。

4 结论

(1)在超滤杯中添加助滤凝胶小球,可提高膜单位时间渗透速率10%~30%,累积渗出量10%。

(2)助滤凝胶小球起作用的原因有两方面,一是吸附作用,二是清洗膜表面,减轻膜面凝胶层。

(3)由于超滤杯装置的限制,凝胶小球往往在杯中液位较低时作用较好,有效清洗膜表面的同时也会带来膜的破坏。测定渗出液牛血清蛋白光密度,一方面可研究膜表面凝胶层的发展情况,另一方面也可以用来测试膜的安全性。

(4)助滤凝胶小球无毒无味,价格低廉,制作简单,带来效益可观,有望工业化。

摘要：制备一种可用于超滤膜的凝胶小球,此小球对牛血清蛋白有一定吸附能力,在此蛋白杯式超滤中添加一定量凝胶小球,由于小球吸附作用和擦洗膜面作用,可提高膜单位时间渗透速率10%~30%,并研究此小球的力学性能和膜的安全性问题。

家庭网络传输速率将进入G时代 篇3

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