CN102515394B - 一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，包括：(1)将橄榄油加工废水过滤后，加入表面活性剂和复配剂，搅拌5～8h，在搅拌过程中，调整废水的pH值为2.0～4.0，搅拌停止后，静置30～60min；(2)采用超滤分离膜连续过滤步骤(1)所得的废水溶液，控制过滤时的操作压力为0.1～0.4MPa，过滤时连续搅拌，搅拌速度为250～500rpm，待过滤完成后，收集过滤浓缩液，即可。本发明预萃取回收方法简单易行，对操作设备的要求低，可高效预萃取回收橄榄油加工废水中的多酚类化合物，极大地减轻该类废水排放对周围植物、土壤和地下水等环境的污染作用，具有突出的经济效益和环境效益。

Description

一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法
技术领域
本发明属于多酚类化合物的回收领域，特别涉及一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法。
背景技术
与传统油脂相比，橄榄油含有非常丰富的不饱和脂肪酸，具有极佳的天然保健功效和美容功效，因此在全球范围内被广泛地应用于化妆品、保健品和医疗等行业中，在西方国家更有“液体黄金”的美誉。根据流行病学研究显示，橄榄油对预防恶性肿瘤，如乳腺瘤、前列腺瘤、子宫瘤和消化系统肿瘤等具有非常良好的功效，而且橄榄油中含有的单不饱和脂肪酸可以有效地降低患冠心病的机率。与此同时，一些临床研究表明橄榄油中丰富的多酚类化合物对保护人体心血管系统具有突出的功效，长期服用可以显著地降低心脏病和中风的风险。
尽管如此，橄榄油在加工萃取过程中会产生大量的废水，废水中含有的酚类化合物不仅会对植物产生毒性作用，而且废水的排放还会影响土壤的肥力，对周围地下水造成污染。通常情况下，采用传统橄榄油萃取系统萃取每吨橄榄将产生约0.5m3废水，而在机械加工过程中，橄榄中的多酚类化合物仅有约1％转移到了橄榄油中，其余99％均残留在加工废水和橄榄废渣中。很多研究人员都尝试研究开发有效的处理技术对这类废水进行处理，以降低其对周围环境的污染影响，如生物降解法、高级氧化法，以及一些生物、物理和化学组合方法等，但普遍存在着处理效果好的操作费用高，或是操作费用低的处理效果差等问题，而且需要特别注意的是，这些处理方法旨在破坏废水中多酚类化合物的化学结构，使其逐步分解为无机物，从而降低废水的化学需氧量，以达到废水排放的要求。然而，废水中含有的这些多酚类化合物不仅是纯天然的抗氧化剂，具有突出的营养价值和药物价值，对多种疾病具有预防和治疗功效，而且还可以作为食品添加剂改善人体营养结构等。因此，采用合适的萃取回收方法来浓缩回收这类废水中的多酚类化合物无疑更具有经济效益和环境效益。
现阶段，萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法主要有溶剂萃取、固液萃取、液液萃取和超临界流体萃取等，但这些方法普遍存在萃取效率低或是萃取费用高的不足。膜分离技术如纳滤和反渗透，虽然可以高效地分离多酚类化合物和降低废水的化学需氧量，但存在膜组件价格高和运行能耗大的缺点，难以推广应用。因此，研究并开发一种经济可行的萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法具有非常明显的现实意义和实践价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，该方法操作简单易行，对设备的要求低，可高效预萃取回收橄榄油加工废水中的多酚类化合物，极大地减轻该类废水排放对周围植物、土壤和地下水等环境的污染作用。
本发明的一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，包括：
(1)将橄榄油加工废水过滤后，加入表面活性剂和复配剂，搅拌5～8h，在搅拌过程中，采用碱性溶液调整废水的pH值范围为2.0～4.0，搅拌停止后，静置30～60min；其中表面活性剂的物质的量浓度为0.01～0.25mol/L，复配剂的物质的量浓度为0.005～0.020mol/L；
(2)采用超滤分离膜连续过滤步骤(1)所得的废水溶液，控制过滤时的操作压力为0.1～0.4MPa，过滤时连续搅拌，搅拌速度为250～500rpm，待过滤完成后，收集过滤浓缩液，即为多酚类化合物浓缩液。
步骤(1)中所述的过滤为采用快速定性滤纸过滤，以去除废水中尺寸较大的悬浮颗粒物质。
步骤(1)中所述的表面活性剂为十六烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
步骤(1)中所述的复配剂为聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或烷基多苷。
步骤(1)中所述的碱性溶液为浓度0.5～2.0mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
步骤(1)和(2)中所述的搅拌均为磁力搅拌。
步骤(2)中所述的超滤分离膜为聚砜膜、聚偏氟乙烯膜或再生纤维素膜。
步骤(2)中所述的超滤分离膜的切割分子量为1.0～5.0kDa。
本发明利用表面活性剂的自组装特性，即当其在水溶液中的浓度超过其临界胶束浓度时，表面活性剂单体就会相互团聚，自组装形成尺寸较大的亲水基团向外，疏水基团向内的球状胶团结构，废水中的多酚类化合物可以有效地溶解于表面活性剂胶团的疏水核或是吸附于疏水基团间隙中，同时结合超滤膜的有效截留分离和静电作用，达到高效萃取分离回收多酚类化合物的目标，所得的预浓缩液可以作为进一步提纯制备高附加值多酚类产品的原料。该方法对橄榄油加工废水中多酚类化合物的萃取效率可以与纳滤和反渗透的萃取效率相当，但其运行成本和能耗要远低于纳滤和反渗透，具有明显的经济效益和环境效益。
有益效果
(1)本发明方法简单易行，对设备的要求低，可操作性好，不仅可以高效预萃取回收橄榄油加工废水中的多酚类化合物，而且可以极大地减轻该类废水排放对周围植物、土壤和地下水等环境的污染作用，具有突出的经济效益和环境效益；
(2)本发明利用表面活性剂的自组装特性，结合超滤膜的有效截留作用，实现对橄榄油加工废水中多酚类化合物的高效萃取和浓缩回收，运行成本和能耗均较低，在某种程度上可以替代成本和能耗均较高的纳滤和反渗透，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)首先使用快速定性滤纸过滤橄榄油加工废水，以去除废水中尺寸较大的悬浮颗粒物质，然后将表面活性剂十六烷基磺酸钠和复配剂聚乙二醇辛基苯基醚加入到废水中，连续磁力搅拌6h，在搅拌过程中，采用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调整废水的pH值为2.0，搅拌停止后，静置30min，其中十六烷基磺酸钠物质的量浓度为0.10mol/L，聚乙二醇辛基苯基醚物质的量浓度为0.005mol/L；
(2)采用切割分子量为5.0kDa的聚偏氟乙烯超滤分离膜连续过滤上述静置后所得的废水溶液，控制过滤时的操作压力为0.4MPa，过滤时连续磁力搅拌，搅拌速度为400rpm，待过滤完成后，测得多酚类化合物的萃取截留回收率可达79％。
实施例2
(1)首先使用快速定性滤纸过滤橄榄油加工废水，以去除废水中尺寸较大的悬浮颗粒物质，然后将表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和复配剂烷基多苷加入到废水中，连续磁力搅拌8h，在搅拌过程中，采用浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液调整废水的pH值为3.0，搅拌停止后，静置60min，其中十二烷基苯磺酸钠物质的量浓度为0.04mol/L，烷基多苷物质的量浓度为0.01mol/L；
(2)采用切割分子量为1kDa的聚砜超滤分离膜连续过滤上述静置后所得的废水溶液，控制过滤时的操作压力为0.25MPa，过滤时连续磁力搅拌，搅拌速度为250rpm，待过滤完成后，测得多酚类化合物的萃取截留回收率可达83％。
实施例3
(1)首先使用快速定性滤纸过滤橄榄油加工废水，以去除废水中尺寸较大的悬浮颗粒物质，然后将表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和复配剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯加入到废水中，连续磁力搅拌5h，在搅拌过程中，采用浓度为2mol/L的氢氧化钾溶液调整废水的pH值为4.0，搅拌停止后，静置45min，其中十二烷基苯磺酸钠物质的量浓度为0.03mol/L，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯物质的量浓度为0.01mol/L；
(2)采用切割分子量为1kDa的再生纤维素超滤分离膜连续过滤上述静置后所得的废水溶液，控制过滤时的操作压力为0.15MPa，过滤时连续磁力搅拌，搅拌速度为300rpm，待过滤完成后，测得多酚类化合物的萃取截留回收率可达81％。

Claims (6)

1.一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，包括：
（1）将橄榄油加工废水过滤后，加入表面活性剂和复配剂，搅拌5～8h，在搅拌过程中，采用碱性溶液调整废水的pH值范围为2.0～4.0，搅拌停止后，静置30～60min；其中表面活性剂的物质的量浓度为0.01～0.25mol/L，复配剂的物质的量浓度为0.005～0.020mol/L；其中表面活性剂为十六烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠，复配剂为聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或烷基多苷；
（2）采用超滤分离膜连续过滤步骤（1）所得的废水溶液，控制过滤时的操作压力为0.1～0.4MPa，过滤时连续搅拌，搅拌速度为250～500rpm，待过滤完成后，收集过滤浓缩液，即可。
2.根据权利要求1所述的一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的过滤为采用快速定性滤纸过滤。
3.根据权利要求1所述的一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的碱性溶液为浓度0.5～2.0mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，其特征在于：步骤（1）和（2）中所述的搅拌均为磁力搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的超滤分离膜为聚砜膜、聚偏氟乙烯膜或再生纤维素膜。
6.根据权利要求1所述的一种预萃取回收橄榄油加工废水中多酚类化合物的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的超滤分离膜的切割分子量为1.0～5.0kDa。
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