CN102838230A - 利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于柑橘废水处理领域，公开了一种利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，方法如下：柑橘废水中加入强酸性阳离子交换树脂，调节废水的pH为1-3，恒温振荡，得预处理后的果胶溶液；将果胶溶液过滤，过滤后分别得到树脂和滤液；将滤液冷却到室温，加醇沉淀，静置；对滤液进行离心分离，提取分离沉淀物烘干，得到果胶；树脂再生：树脂用蒸馏水洗至中性后，经盐酸浸泡、淋洗，用蒸馏水洗至中性；再用氢氧化钠浸泡、淋洗，用蒸馏水洗至中性；最后用盐酸溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性即可作为原料树脂重复利用。本发明预处理后的树脂再生后可以重复利用，节约了处理成本，具有处理效果好、操作简单、不产生二次污染等优点。

Description

利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法

技术领域

本发明属于柑橘废水处理领域，尤其涉及了一种利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法。

背景技术

果胶是一种天然线性高分子化合物，是人体膳食纤维的主要成分。由于果胶具有良好的胶凝性和乳化稳定性，已经广泛应用于食品、医药以及化妆品工业中。特别是在食品工业中，高酯化果胶常用作制造果酱、糖果、果冻类、婴儿食品及果汁的稳定剂和乳化剂；在纺织工业生产中可代替淀粉而无需其它辅助剂；在医药工业中可用来制造止血剂、解毒剂、血浆代用品等。目前，世界果胶的年需求量近20000吨，我国需求量达1500吨以上，而且正以每年15%的速度增长，我国大部分依靠进口。因此，探索提高果胶产量和产品质量的新方法具有重大意义。

柑橘加工的酸碱处理工序产生的废水中含有的较高浓度的果胶，不但是对废水的有机负荷的主要成分之一，而且也严重影响废水的后续处理工艺。与此同时，柑橘加工废水中的果胶也是一种重要的果胶资源，但废水中的一些金属离子和小颗粒物质对果胶的溶解性和纯度有较大影响，所以在水样预处理阶段除去干扰离子，可以提高果胶的产量和质量。

常规的柑橘废水处理方法有很多，传统的方法是将废水直接加醇沉淀，该方法虽然提取速度较快，但所得果胶纯度不高。采用盐析法提取果胶生产成本较低，但产品灰分含量较高、色泽较深、品质较次。

发明内容

本发明提供了一种利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，采用强酸性阳离子交换树脂预处理水样，树脂可以有效地吸附废水中的钙、镁等金属离子和小颗粒杂质，其操作简单，能有效提高果胶产品的质量和品质。同时预处理后的树脂再生后可以重复利用，节约了处理成本，具有处理效果好、操作简单、不产生二次污染等优点。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，方法如下：

步骤a. 预处理：在温度为85-95℃的条件下，向柑橘废水中加入强酸性阳离子交换树脂，调节废水的pH为1-3，恒温振荡60-120min，得到预处理后的果胶溶液；

步骤b. 将经预处理后的果胶溶液过滤，过滤后分别得到树脂和滤液；将滤液冷却到室温，加醇沉淀，静置60-90min；

步骤c. 对滤液进行离心分离，提取分离沉淀物于40-55℃下烘干，得到果胶；

步骤d. 树脂再生：步骤b中得到的树脂，用蒸馏水洗至中性后，用2mol/L盐酸浸泡0.3-4h，然后用体积为树脂4倍的2mol/L盐酸溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性；再用2mol/L氢氧化钠浸泡0.3-4h，用体积为树脂4倍的2mol/L氢氧化钠溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性；最后用体积为树脂4倍的2mol/L盐酸溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性即可作为原料树脂重复利用，树脂再生效率可达95%以上。

作为优选，所述的步骤a中每升柑橘废水中加入的强酸性阳离子交换树脂的量为1-5g。

作为优选，所述的步骤b中振荡的速率控制在30-60 r/min。

作为优选，所述的步骤b中加入的醇与滤液的体积比为（1.1-1.3）：1。

作为优选，所述的酸性阳离子交换树脂的粒径为30-50目。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明通过阳离子交换树脂预处理柑橘罐头废水，由阳离子交换树脂吸附废水中的钙、镁等金属离子和小颗粒物质，降低了水中金属离子和小颗粒物质对果胶的影响，克服了传统工艺提取纯度不高的缺陷，同时也提高了提取效率；其次投加的树脂可以通过处理再生并重复使用，避免了产生二次污染和资源浪费；本发明采用了阳离子交换树脂预处理废水的方法，同时吸附后的树脂经过再生可再次投入使用。该方法不仅操作简单、不产生二次污染，还可以提高果胶产量和品质，具有较好的实用价值。

附图说明

图1是本发明从柑橘废水中提取果胶的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

湖南某柑橘罐头厂实际水样中，果胶含量约为5000mg/L，该废水呈弱酸性，pH为3～5，SS约为500mg/L。经处理后废水中果胶含量低于1600 mg/L。

按照本发明的操作工艺，如附图所示的处理工艺流程，进行废水中果胶的提取。其方法步骤如下：

强酸性阳离子交换树脂的预处理

将干的732型阳离子交换树脂用蒸馏水浸泡过夜或搅拌2h，使充分溶涨；用4倍体积的2mol/L的盐酸浸泡1h或搅拌0.5h，倾去清液，洗至中性；再用2mol/L的氢氧化钠溶液处理，方法同上，最后用2mol/L的盐酸处理，使转化为氢型树脂，洗至中性，烘干后待用。

强酸性阳离子交换树脂预处理废水

在温度为90℃下，向每升废水中加入3g732型阳离子交换树脂，调节废水的pH值为3，将含有树脂的废水放入恒温振荡器中振荡，振荡时间控制在90min，振荡速率控制在40 r/min，处理完毕后得到果胶溶液。

提取果胶

在预处理完成后，冷却果胶溶液至室温，向冷却液中加入1.1倍体积的异丙醇溶液，静置沉淀，分离沉淀即可得湿果胶。

树脂再生

使用后的树脂，用蒸馏水洗至中性，再用2mol/L盐酸浸泡2h，然后用体积为树脂4倍的2mol/L盐酸溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性；用2mol/L氢氧化钠浸泡2h，再用体积为树脂4倍的2mol/L氢氧化钠溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性；最后用体积为树脂4倍的2mol/L盐酸溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性即可，树脂再生效率可达95%以上。

以柑橘废水中果胶的提取率为例，由测量结果可知，采用强酸性阳离子交换树脂预处理后的废水果胶提取率为68.60%，产品灰分含量较低、色泽较浅、酯化度较高，满足高品质果胶的标准，具体参数如表1所示。

指标	色泽	灰分含量（%）	酯化度（%）
				传统法	米白色	0.85	73.63
本方法	淡米黄色	0.14	89.64

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，其特征在于，方法如下：

步骤a. 预处理：在温度为85-95℃的条件下，向柑橘废水中加入强酸性阳离子交换树脂，调节废水的pH为1-3，恒温振荡60-120min，得到预处理后的果胶溶液；

步骤b. 将经预处理后的果胶溶液过滤，过滤后分别得到树脂和滤液；将滤液冷却到室温，加醇沉淀，静置60-90min；

步骤c. 对滤液进行离心分离，提取分离沉淀物于40-55℃下烘干，得到果胶；

步骤d. 树脂再生：步骤b中得到的树脂，用蒸馏水洗至中性后，用2mol/L盐酸浸泡0.3-4h，然后用体积为树脂4倍的2mol/L盐酸溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性；再用2mol/L氢氧化钠浸泡0.3-4h，用体积为树脂4倍的2mol/L氢氧化钠溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性；最后用体积为树脂4倍的2mol/L盐酸溶液淋洗，用蒸馏水洗至中性即可作为原料树脂重复利用。

2.根据权利要求1所述的利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，其特征在于：所述的步骤a中每升柑橘废水中加入的强酸性阳离子交换树脂的量为1-5g。

3.根据权利要求1所述的利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，其特征在于：所述的步骤b中振荡的速率控制在30-60 r/min。

4.根据权利要求1所述的利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，其特征在于：所述的步骤b中加入的醇与滤液的体积比为（1.1-1.3）：1。

5.根据权利要求1所述的利用阳离子交换树脂预处理柑橘加工废水的方法，其特征在于：所述的酸性阳离子交换树脂的粒径为30-50目。

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