糖蜜酒精廢液的兩步脫色及色素的回收利用

    采用D-101大孔樹脂和活性炭兩步吸附法對糖蜜酒精廢液進(jìn)行脫色處理，實(shí)驗(yàn)表明，該法有明顯的脫色效果，脫色率達(dá)98.3%，脫色后CODCr去除率＞90%，色素可有效地回收利用。

    【關(guān)鍵詞】 糖蜜酒精廢液；脫色；色素回收

　　糖蜜酒精廢液是以甘蔗糖后的副產(chǎn)品糖蜜為原料，經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)酒精過程中，在蒸餾塔底部排出的濃度高、顏色深、酸度大的有機(jī)廢液。該廢液的主要成分是殘?zhí)�、色素、菌體殘骸、無機(jī)鹽、有機(jī)物及其他一些溶解性的營養(yǎng)物，每生產(chǎn)1t酒精要排放13-5t這樣的廢水。糖蜜酒精廢液的色素主要來自兩個(gè)方面，一是甘蔗本身含有多酚類化合物和氨基氮化物。其中影響最嚴(yán)重的一種叫植物鞣質(zhì)的物質(zhì)，該物質(zhì)是一種高分子多元酚衍生物，極易被氧化，也是導(dǎo)致廢液CODCr高的原因之一；二是在煮糖濃縮等一系列生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的深咖啡色的、幾乎不等電荷的焦糖色素。糖蜜酒精廢液脫色的關(guān)鍵是主要色源物質(zhì)的脫除。馮冰凌等往糖蜜酒精廢液中加入造紙黑液和草酸對該廢液進(jìn)行脫色，但處理后的清液仍呈淡紅茶色；周桂等采用腐殖酸作吸附劑，盡管CODCr去除率達(dá)到80%，但脫色率最高才達(dá)60%，吳振強(qiáng)等采用粉狀活性炭作吸附劑，脫色效果較好，但CODCr去除率較低（56.4%），且沒有對活性炭的再生和色素的回收提出切實(shí)可行的方案。筆者從環(huán)保角度出發(fā)，采用大孔樹脂吸附和活性炭脫色吸附相結(jié)合的辦法對糖蜜酒精廢液進(jìn)行脫色處理，并用微波輻照對活性炭再生效果比較理想。

　　實(shí)驗(yàn)材料與儀器

　　主要實(shí)驗(yàn)材料
　　糖蜜酒精廢液：pH為4.2，CODCr為1.05x105mg/L，棕褐色；氧化鈣（廣東西隴化工廠）；氫氧化鈉（廣東汕頭新寧化工廠）；乙醇（廣州化學(xué)試劑廠）；粉末活性炭（廣東化學(xué)試劑廠），D-101大孔樹脂（天津農(nóng)藥股份公司樹脂分公司）；HWT-101 液體絮凝劑（天津華孚油田化學(xué)有限公司）。

　　主要實(shí)驗(yàn)儀器

　　721型分光光度計(jì)（上海儀器有限公司）；化學(xué)耗氧量測定儀（江蘇電分析儀器廠）；磁力加熱攪拌器（江蘇金壇儀器廠）；WD750B型微波爐（順德格蘭仕電器有限公司）。

　　實(shí)驗(yàn)方法

　　取100ml原糖蜜酒精廢液（pH為4 2，CODCr為105mg/L），加入一定量的飽和石灰水至中性，在室溫下攪拌3min后，加人質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的絮凝劑，攪拌5min直至混合均勻，轉(zhuǎn)移到100 ml量筒內(nèi)，靜置沉降0.5h，觀察沉降界面。將上述用石灰水中和沉降過的1OOml廢液過濾，濾液過柱，收集淋洗液20 mL，測定透光率，再用不同量的活性炭在不同的溫度和不同的攪拌時(shí)間下2次吸附色素，最后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的酒精洗脫樹脂富集的色素，減壓蒸發(fā)回收酒精，得到紅褐色的色素，將脫色后的廢液用蒸餾水稀釋到原來的10倍后，用化學(xué)耗氧量測試儀測定CODCr。將收集的已吸附色素的活性炭置于微波專用陶瓷皿內(nèi)，進(jìn)行微波輔照2min(每20s間歇1次），使其再生。

　　結(jié)果與討論

　　廢液的沉降預(yù)處理

　　廢液含有膠質(zhì)和懸浮物，以實(shí)惠水調(diào)至中性，溶液開始有沉淀，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的HWT-101液體絮凝劑，攪拌均勻后出現(xiàn)大量礬花，在前15 min內(nèi)沉降速度較快，之后沉降速度明硅下降0.5 h后絮凝基本完成，出現(xiàn)明顯界面．甘蔗色素中含有的部分溶于水的花色素在石灰水沉降過程中大部分可除去；廉價(jià)的石灰水對蒸發(fā)器結(jié)垢影響程度與其他堿比較沒有差異，以石灰水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的絮凝劑沉降中和廢水進(jìn)行預(yù)處理，原料便宜，運(yùn)行費(fèi)用低。

　　大孔樹脂吸附及洗脫

　　根據(jù)廢水中色素的性質(zhì)，分別對聚酰胺NKA-9、D-101等多種吸附材料進(jìn)行色素吸附性能比較，目的在于選擇一種能最大量吸附色素而最小量吸附其他物質(zhì)的樹脂，從而達(dá)到分離雜質(zhì)、吸附色素的目的。從吸附后的相同體積的洗脫液的顏色判斷，我們選用了D-101犬孔椒樹脂。經(jīng)其吸附處理后的出水顏色呈橙黃色，pH為6 5。以蒸餾水作為參照基準(zhǔn)，在波長650 mn下用721分光光度計(jì)測定透光率，并測定COD�？紤]體積變化，脫色率達(dá)81.16%，CODCr去除率達(dá)71.6%。吸附后的椒脂用水洗去糖分直至只有糖蜜色素處于吸附狀態(tài)后，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的酒精洗脫樹脂富集的色素，減壓蒸發(fā)回收酒精，再濃縮干燥，每100mL糖蜜酒精廢液可得到紅褐色素5.86g。

　　粉末活性炭脫色及其影響因素

　　經(jīng)石灰水和大孔樹脂處理后的廢液已經(jīng)除去了大部分的膠質(zhì)和懸浮物，粘度及色度大大降低，剩下的仍使廢液呈橙黃色的估計(jì)是濃度較低的還未除凈的焦糖色素，為此我們又選用了粉末活性炭對廢液進(jìn)行二次吸附。最后測定結(jié)果表明：脫色率高達(dá)98.3%，CODCr去除率為91%。

　　時(shí)間對脫色效果的影響。色素的吸附要經(jīng)過一定的時(shí)間．顯然，脫色效果和吸附時(shí)間及活性炭的吸附飽和度有關(guān)．磁力攪拌條件下時(shí)間與脫色率關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示．由圖1可以看出，前20min內(nèi)，由于活性炭的飽和度很低，廢液與活性炭表面的色素濃度差較大，所以脫色速度較快，之后，活性炭慢慢達(dá)到飽和，同時(shí)廢液中色素濃度漸低，超過45min脫色率慢慢趨于穩(wěn)定。因此，在應(yīng)用中可采用50min的接觸時(shí)問。

　　溫度對脫色效果的影響．由于廢液中的色素耐溫性能很好，因此我們要選擇較高的溫度，攪拌過程中適當(dāng)加熱，但又因吸附為放熱反應(yīng)，超過一定溫度脫色率并不一定高，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖2）來看，在30- 60%范圍內(nèi)，脫色率隨溫度的升高而升高，但超過60℃，脫色率上升幅度較小，考慮到能耗問題，我們采用較低溫度為宜。

圖1 攪拌時(shí)間與脫色率的關(guān)系


圖2 溫度與脫色率的關(guān)系

　　加炭量對脫色效果的影響活性炭對色素的吸附有一定的容量，因此，必須加入足夠的活性炭才能將色素全部脫除、從圖3可看出：當(dāng)加炭質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg/L時(shí)，一次脫色率達(dá)到98.3%，當(dāng)加炭質(zhì)量濃度為120m/L時(shí)，脫色率幾乎達(dá)100%�？紤]到經(jīng)濟(jì)效益，選用80~100mg/L為宜。


圖3 加炭量與脫色率的關(guān)系

　　活性炭再生

　　將收集的已吸附色素的活性炭置于微波專用皿內(nèi)，進(jìn)行微波輻射使其再生，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)微波輻照再生的活性炭顆粒循環(huán)使用吸附效果很好、其原因主要因?yàn)榛钚蕴繒r(shí)微波有很強(qiáng)的吸收能力，已吸附色素的活性炭于表面的不均勻性，微波輻射時(shí)其表面會(huì)產(chǎn)生許多“熱點(diǎn)”。這些“熱點(diǎn)”的溫度比其他部位高得多，很易將吸附的色素及雜質(zhì)炭化。

　　結(jié)論
    1、采用石灰水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的絮凝劑沉降中和廢水的預(yù)處理工藝，價(jià)格便宜。運(yùn)行費(fèi)用低。
    2、采用大孔樹脂吸附色素和酒精洗脫，色素可去掉80%，且富集的色素易于同收。
    3、粉末活性炭作最后脫色處理，可使脫色率達(dá)到98.3%，CODCr去除率>90%。
    4、已吸附色素的活性炭，經(jīng)微波輻照再生，其顆粒度比原來更小，吸附能力更強(qiáng)，循環(huán)使用效果更佳。（本文搜集整理于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)之處，請聯(lián)系我們刪除。）