CN102406230B

CN102406230B - 一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法

Info

Publication number: CN102406230B
Application number: CN 201110186648
Authority: CN
Inventors: 吴立群; 杨娇; 贺磊
Original assignee: China Haisum Engineering Co Ltd
Current assignee: China Haisum Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-07-05
Also published as: CN102406230A

Abstract

本发明提供了一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，包括将烟草萃取液经过脉冲过滤器过滤后先通过在电解装置进行电解处理，将电解处理后的烟草萃取液经过阳离子交换树脂柱，得到去除重金属离子的烟草萃取液。本发明先通过电解装置去除烟草萃取液的大部分重金属离子，再通过阳离子交换树脂进一步去除烟草萃取液的痕量重金属离子，提高了重金属离子的去除率，同时也延长了树脂的使用寿命。

Description

一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法

技术领域

本发明涉及一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法。

背景技术

烟草萃取液是将烟梗，烟末，碎烟叶以及低次烟叶等原料，通过连续萃取工艺将其中的烟焦油等水溶性物质萃取出，然后将萃取液中的颗粒物去除，最后再经反渗透膜分离处理工艺得到的。烟草萃取液经浓缩后涂布于烟草薄片基片上，烘干得到烟草薄片，切丝后在香烟生产中掺兑。目前烟草薄片在香烟中已经大量使用，例如国际知名品牌等掺兑率就已达25%，而我国香烟品牌的掺兑率平均也在10%左右，并且呈现逐年上升的趋势。

近年来，烟草中重金属离子对于人体的危害越来越受到各国研究人员的关注。而我国出产的香烟中重金属离子的含量一直高于国际标准。在2005/2006年所检测的13种中国香烟品牌中，砷为0.82μg/g，镉为3.21μg/g，铅为2.65μg/g，铬为0.55μg/g，重金属含量均严重超标，直接危害吸烟者的健康。去除烟草萃取液中重金属离子含量的目的是为了降低烟草薄片中重金属离子，同时降低香烟中的重金属含量。

目前，去除重金属离子的常规技术主要集中在对工业废水中所含重金属离子的去除，主要包括化学沉淀法，氧化还原法，电解法，溶剂萃取分离法，离子交换法，吸附法，膜分离法以及新兴的生物处理技术。化学沉淀法，氧化还原法，电解法，溶剂萃取分离法需要在待提纯溶液中加入其它化学物质，不适用于作为烟草萃取液中重金属离子的提纯技术；离子交换法，吸附法以及膜分离法的处理效率比较有限；生物处理技术操作较复杂，处理难度较大。所以这些方法对于烟草萃取液中重金属离子的去除均有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其能够克服上述缺点，所提供的生产方法可以对烟草萃取液中的重金属离子进行有效的去除。

为了达到上述目的，本发明提供了一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，包括将烟草萃取液先通过脉冲过滤器进行过滤后，再在电解装置中进行电解处理，将电解处理后的烟草萃取液经过阳离子交换树脂柱，得到去除重金属离子的烟草萃取液。

优选地，所述的电解处理为恒电流操作，电流密度为600A/m²～1000A/m²，电解时间为2h。

优选地，所述的电解装置为三室两膜电解装置。

优选地，所述的电解装置为三室两膜电解装置采用CMF离子交换膜作为阳离子交换膜，采用AHT离子交换膜作为阴离子交换膜。

优选地，所述的阳离子交换树脂柱的高径比为1:1～10:1。

优选地，所述的烟草萃取液在阳离子交换树脂柱中的流速为1倍床层体积/h～10倍床层体积/h。

优选地，所述的电解处理结束后，对电解装置的阴极室中的重金属离子进行回收。

优选地，将饱和后的阳离子交换树脂柱使用稀酸溶液进行再生后重复利用，同时对洗脱液中的重金属离子进行回收。

优选地，所述的稀酸溶液为体积百分比浓度为2%～10%的盐酸溶液。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、由于单独使用电渗析装置处理烟草萃取液中重金属离子，能耗较大，处理效率较低；单独使用离子交换树脂处理烟草萃取液中重金属离子，因重金属离子含量较高，易造成树脂“中毒”，影响树脂的使用寿命。本发明先通过电解装置去除经过脉冲过滤器过滤后的烟草萃取液中大部分重金属离子，再通过阳离子交换树脂进一步去除烟草萃取液的痕量重金属离子，提高了重金属离子的去除率（达到95%以上），同时也延长了树脂的使用寿命。

2、本发明方法可以直接添加在烟草萃取液的生产工艺环节中，将其中的重金属离子进行一次性去除，并且不会改变烟草萃取液的各组份含量，不影响烟草薄片的吸味。

3、在本发明所提供的方法中，通过较电渗析装置更为简单的三室两膜电解装置去除烟草萃取液中大部分重金属离子，经过电解处理后的烟草萃取液中重金属离子的含量较低，再将其通过阳离子交换树脂进一步去除痕量重金属离子。

4、阳离子交换树脂吸附重金属离子饱和后，可以通过树脂再生后重复利用，降低生产运行成本；

5、电解结束后浓缩室中的重金属离子和离子交换柱洗脱出的重金属离子都可进行回收，有利于提高社会效益。

6、步骤简单、易于操作，处理周期短。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。以下实施例中烟草萃取液为市售，其固形物浓度为6~10%，电解装置为三室两膜电解装置，其采用的电渗析阳离子交换膜与阴离子交换膜是由日本旭硝子公司提供，阳离子交换膜是CMF离子交换膜，阴离子交换膜是AHT离子交换膜，阳极选用二氧化铱电极，阴极是不锈钢电极。阳离子交换树脂柱采用磺酸型阳离子交换树脂，德国朗盛（原拜耳）离子交换树脂公司生产，型号为SP112型阳离子交换树脂。

实施例1

将经过脉冲过滤器过滤（过滤精度为0.3μm）后的烟草萃取液先通过在电解装置进行恒电流电解处理，电流密度为1000A/m²，电解时间为2h，电解处理结束后，对电解装置的阴极室中的重金属使用硫化物沉淀法进行回收，将电解处理后的烟草萃取液经过高径比为10:1的阳离子交换树脂柱，烟草萃取液在阳离子交换树脂柱中的流速为1倍床层体积/h，在离子交换柱的下方接取流出液得到去除重金属离子的烟草萃取液。将饱和后的阳离子交换树脂柱使用体积百分比浓度为2%的盐酸溶液进行再生后重复利用，同时对洗脱液中的重金属离子进行使用硫化物沉淀法（加入Na₂S）进行回收。

使用原子吸收光谱仪检测烟草萃取液中重金属离子的含量，烟草萃取液中主要重金属离子的初始浓度分别是As 0.54 mg/kg；Cd 0.42 mg/kg；Pb 2.02 mg/kg；处理之后的重金属离子浓度分别是是As 0.11 mg/kg；Cd 0.06 mg/kg；Pb 0.06 mg/kg；三种重金属离子的去除率分别是As 80%；Cd 85%；Pb 97%。

实施例2

将经过脉冲过滤器过滤（过滤精度为5μm）后的烟草萃取液先通过在电解装置进行恒电流电解处理，电流密度为800A/m²，电解时间为2h，电解处理结束后，对电解装置的阴极室中的重金属使用硫化物沉淀法进行回收，将电解处理后的烟草萃取液经过高径比为10:1的阳离子交换树脂柱，烟草萃取液在阳离子交换树脂柱中的流速为3倍床层体积/h，在离子交换柱的下方接取流出液得到去除重金属离子的烟草萃取液。将饱和后的阳离子交换树脂柱使用体积百分比浓度为10%的盐酸溶液进行再生后重复利用，同时对洗脱液中的重金属离子进行使用硫化物沉淀法（加入Na₂S）进行回收。

使用原子吸收光谱仪检测烟草萃取液中重金属离子的含量，烟草萃取液中主要重金属离子的初始浓度分别是As 0.54 mg/kg；Cd 0.42 mg/kg；Pb 2.02 mg/kg；处理之后的重金属离子浓度分别是是As 0.10mg/kg；Cd 0.05 mg/kg；Pb 0.08 mg/kg；三种重金属离子的去除率是分别是As 81%；Cd 87%；Pb 96%。

实施例3

将经过脉冲过滤器过滤（过滤精度为3μm）后的烟草萃取液先通过在电解装置进行恒电流电解处理，电流密度为600A/m²，电解时间为2h，电解处理结束后，对电解装置的阴极室中的重金属使用硫化物沉淀法进行回收，将电解处理后的烟草萃取液经过高径比为10:1的阳离子交换树脂柱，烟草萃取液在阳离子交换树脂柱中的流速为5倍床层体积/h，在离子交换柱的下方接取流出液得到去除重金属离子的烟草萃取液。将饱和后的阳离子交换树脂柱使用体积百分比浓度为5%的盐酸溶液进行再生后重复利用，同时对洗脱液中的重金属离子进行使用硫化物沉淀法（加入Na₂S）进行回收

使用原子吸收光谱仪检测烟草萃取液中重金属离子的含量，烟草萃取液中主要重金属离子的初始浓度分别是As 0.54 mg/kg；Cd 0.42 mg/kg；Pb 2.02 mg/kg；处理之后的重金属离子浓度分别是是As 0.11mg/kg；Cd 0.08 mg/kg；Pb 0.20 mg/kg；三种重金属离子的去除率是分别是As 79%；Cd 80%；Pb 90%。

实施例4

将经过脉冲过滤器过滤（过滤精度为2μm）后的烟草萃取液先通过在电解装置进行恒电流电解处理，电流密度为1000A/m²，电解时间为2h，电解处理结束后，对电解装置的阴极室中的重金属使用硫化物沉淀法进行回收，将电解处理后的烟草萃取液经过高径比为5:1的阳离子交换树脂柱，烟草萃取液在阳离子交换树脂柱中的流速为7倍床层体积/h，在离子交换柱的下方接取流出液得到去除重金属离子的烟草萃取液。将饱和后的阳离子交换树脂柱使用体积百分比浓度为6%的盐酸溶液进行再生后重复利用，同时对洗脱液中的重金属离子使用硫化物沉淀法（加入Na₂S）进行回收。

使用原子吸收光谱仪检测烟草萃取液中重金属离子的含量，烟草萃取液中主要重金属离子的初始浓度分别是As 0.54 mg/kg；Cd 0.42 mg/kg；Pb 2.02 mg/kg；处理之后的重金属离子浓度分别是是As 0.14mg/kg；Cd 0.09mg/kg；Pb 0.22 mg/kg；三种重金属离子的去除率是分别是As 75%；Cd 79%；Pb 89%。

实施例5

将经过脉冲过滤器过滤（过滤精度为4μm）后的烟草萃取液先通过在电解装置进行恒电流电解处理，电流密度为1000A/m²，电解时间为2h，电解处理结束后，对电解装置的阴极室中的重金属使用硫化物沉淀法进行回收，将电解处理后的烟草萃取液经过高径比为1:1的阳离子交换树脂柱，烟草萃取液在阳离子交换树脂柱中的流速为10倍床层体积/h，在离子交换柱的下方接取流出液得到去除重金属离子的烟草萃取液。将饱和后的阳离子交换树脂柱使用体积百分比浓度为4%的盐酸溶液进行再生后重复利用，同时对洗脱液中的重金属离子进行使用硫化物沉淀法（加入Na₂S）进行回收。

使用原子吸收光谱仪检测烟草萃取液中重金属离子的含量，烟草萃取液中主要重金属离子的初始浓度分别是As 0.54 mg/kg；Cd 0.42 mg/kg；Pb 2.02 mg/kg；处理之后的重金属离子浓度分别是是As 0.12mg/kg；Cd 0.08 mg/kg；Pb 0.24mg/kg；三种重金属离子的去除率是分别是As 78%；Cd 80%；Pb 88%。

Claims

1.一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，包括将烟草萃取液先通过脉冲过滤器进行过滤后，再在电解装置进行电解处理，将电解处理后的烟草萃取液经过阳离子交换树脂柱，得到去除重金属离子的烟草萃取液。

2.如权利要求1所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，所述的电解处理为恒电流操作，电流密度为600A/m²～1000A/m²，电解时间为2h。

3.如权利要求1所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，所述的电解装置为三室两膜电解装置。

4.如权利要求3所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，所述的电解装置为三室两膜电解装置采用CMF离子交换膜作为阳离子交换膜，采用AHT离子交换膜作为阴离子交换膜。

5.如权利要求1所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，所述的阳离子交换树脂柱的高径比为1:1～10:1。

6.如权利要求1所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，所述的烟草萃取液在阳离子交换树脂柱中的流速为1倍床层体积/小时～10倍床层体积/小时。

7.如权利要求1所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，所述的电解处理结束后，对电解装置的阴极室中的重金属离子使用沉淀法进行回收。

8.如权利要求1所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，将饱和后的阳离子交换树脂柱使用稀酸溶液进行再生后重复利用，同时对洗脱液中的重金属离子进行回收。

9.如权利要求8所述的烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，所述的稀酸溶液为体积百分比浓度为2%～10%的盐酸溶液。