CN106430644B - 一种可食用除垢剂及由其制备的阻垢烧结碳棒 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，公开了一种可食用除垢剂及由其制备的阻垢烧结碳棒。所述除垢剂通过如下方法制备得到：将柠檬、橙或橘子榨汁，依次用乙醇水溶液提取、超滤膜分离，取透过液为粗提液，采用凝胶型阴离子树脂吸附、洗脱目标产物，洗脱液用碱调节pH为6.0～7.0，然后通过浓缩、结晶、干燥、粉碎，得到颗粒为5～10μm的可食用除垢剂。将可食用除垢剂、高分子粘合剂和颗粒碳研磨混合均匀后在140～150℃和15～20MPa下烧结，得到阻垢烧结碳棒。本发明的阻垢烧结碳棒具有极好的阻垢作用、吸附性能，可通过除垢和阻垢的双重方式进行高碱、高硬度的水质净化。

Description

一种可食用除垢剂及由其制备的阻垢烧结碳棒
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种可食用除垢剂及由其制备的阻垢烧结碳棒。
背景技术
我国人均淡水占有量远低于世界平均水平，80％左右的城市河段不适宜作饮用水源，50％的城市地下水受到污染，可用水资源日渐匮乏。在饮用水中，水垢处理是一个常见的难题，全球每年用于水垢引起清洗、结垢处理等的损失耗资达百亿美元。由于供水中含有大量的钙、镁等重金属离子，尤其是北方的高碱、高硬度的饮用水，管路设备经长时间使用内壁易形成碳酸盐水垢层，且水体环境又适宜微生物及藻类生存。因此，长久使用的管路设备易出现腐蚀、脆裂、长菌等问题。
目前，饮用水的除垢方法主要是物理法和化学法，如电场、离子交换法等。目前，物理法主要采用声场、磁场、电场等物理场处理，主要存在需要电能、除垢性能有限等问题，对于北方高碱高水垢地区不适用。而离子交换法存在交换容量小、定期再生等问题，材料耗费大，再生废液需要进行后续处理，在此过程易产生二次污染。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种可食用除垢剂。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述可食用除垢剂制备的阻垢烧结碳棒。
本发明的再一目的在于提供上述阻垢烧结碳棒在水质净化中的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种可食用除垢剂，通过如下方法制备得到：
将柠檬、橙或橘子榨汁，依次用乙醇水溶液提取、超滤膜分离，取透过液为粗提液，采用交联度范围为5％～30％，粒度为0.2～0.3mm，径高比为30～50的凝胶型阴离子树脂吸附、洗脱目标产物，洗脱液用碱调节pH为6.0～7.0，然后通过浓缩、结晶、干燥、粉碎，得到颗粒为5～10μm的可食用除垢剂。
优选地，所述的乙醇水溶液的体积浓度为8～10％。
优选地，所述超滤膜分离是指用截留分子量为1万的超滤膜进行分离。
优选地，所述的洗脱是指用0.005mol/L的硫酸溶液进行洗脱。
优选地，所述的浓缩是指在65～70℃下真空浓缩；所述的干燥是指在58℃～65℃下真空干燥；所述的粉碎是指采用气流粉碎。
一种采用上述可食用除垢剂制备的阻垢烧结碳棒，通过如下方法制备得到：
将可食用除垢剂、高分子粘合剂和颗粒碳按质量比为3:1:1的比例混合，研磨混合均匀后装填到模具中，在145～155℃和15～20MPa下烧结30min，冷却，脱模，得到阻垢烧结碳棒。
优选地，所述的高分子粘合剂是指超高分子量聚乙烯。
上述阻垢烧结碳棒在水质净化中的应用。
本发明以柠檬、橙、橘子等天然水果为原料，采用乙醇水溶液提取，通过超滤膜分离、凝胶型阴离子树脂吸附，得到可食用除垢剂，再将可食用除垢剂与高分子粘合剂、颗粒碳按一定比例混合，通过热压烧结工艺，制成具有高度发达的比表面积、除垢效果显著的烧结活性碳棒。制备的烧结活性碳棒主要通过吸附钙、镁等重金属离子除去水垢，并与碳酸钙等形成配位化合物，阻止碳酸钙和碳酸镁的形成，通过阻垢、除垢两种方式减少加热时水垢的形成。
相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明以柠檬、橙、橘子等水果为原料，通过生物提取获得可食用的阻垢成分，具有安全性高，绿色无污染，原料来源广泛等特点；
(2)本发明以可食用除垢剂与高分子粘合剂、颗粒碳按一定比例混合，采用热压烧结工艺，制备的烧结活性炭棒具有极好的阻垢作用、吸附性能，尽可能吸附钙、镁离子，同时干扰碳酸钙、碳酸镁等水垢的晶体形成，通过除垢和阻垢的双重方式进行高碱、高硬度的水质净化；
(3)本发明制备的烧结活性碳棒容量大，除垢效果显著，重300-330g的烧结碳棒可处理硬度为300-340mg/L的高水垢水达2吨以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
称取制备好的橙肉50g，通过榨汁机榨汁形成橙汁，放置于1000mL烧杯中，用约800mL 10％乙醇溶液三次提取，澄清后取上清液，用截留分子量1万的超滤膜进行分离，取透过液为粗提液。采用交联度范围为5％，粒度为0.2mm，径高比为30的凝胶型阴离子树脂吸附目标产物，吸附流速0.1L/min，洗脱液为0.005mol/L的硫酸溶液，洗脱流速为0.1L/min。洗脱液用0.1％氢氧化钠溶液调节pH为7.0，然后在真空下70℃下浓缩至固形物含量为75％，于结晶罐内静置结晶，在真空下60℃下干燥结晶物12h，采用气流粉碎获得颗粒为5-10μm具有阻垢作用的可食用除垢剂。
实施例2
称取制备好的柠檬50g，通过榨汁机榨汁形成柠檬汁，放置于1000mL烧杯中，用约800mL 10％乙醇溶液三次提取，澄清后取上清液，用截留分子量1万的超滤膜进行分离，取透过液为粗提液。采用交联度范围为30％，粒度为0.3mm，径高比为50的凝胶型阴离子树脂吸附目标产物，吸附流速0.1L/min，洗脱液为0.005mol/L的硫酸溶液，洗脱流速为0.1L/min。洗脱液用0.1％氢氧化钠溶液调节pH为7.0，然后在真空下70℃下浓缩至固形物含量为78％，于结晶罐内静置结晶，在真空下60℃下干燥结晶物12h，采用气流粉碎获得颗粒为5-10μm具有阻垢作用的可食用除垢剂。
实施例3
称取制备好的柠檬50g，通过榨汁机榨汁形成柠檬汁，放置于1000mL烧杯中，用约800mL 8％乙醇溶液三次提取，澄清后取上清液，用截留分子量1万的超滤膜进行分离，取透过液为粗提液。采用交联度范围为20％，粒度为0.3mm，径高比为40的凝胶型阴离子树脂吸附目标产物，吸附流速0.1L/min，洗脱液为0.005mol/L的硫酸溶液，洗脱流速为0.1L/min。洗脱液用0.1％氢氧化钠溶液调节pH为6.5，然后在真空下65℃下浓缩至固形物含量为73％，于结晶罐内静置结晶，在真空下60℃下干燥结晶物12h，采用气流粉碎获得颗粒为5-10μm具有阻垢作用的可食用除垢剂。
实施例4
将颗粒碳、实施例1所得可食用除垢剂和粘合剂超高分子量聚乙烯按照3:1:1的添加量比例混合，研磨使其颗粒均匀。将混合均匀的原料装填到模具中，在150℃和18MPa下烧结30min。冷却，脱模，得到阻垢烧结碳棒。
实施例5
将颗粒碳、实施例1所得可食用除垢剂和粘合剂超高分子量聚乙烯按照3:1:1的添加量比例混合，研磨使其颗粒均匀。将混合均匀的原料装填到模具中，在145℃和20MPa下烧结30min。冷却，脱模，得到阻垢烧结碳棒。
除垢效果测试：
配置高水垢的原水：称取24.3g氯化钙、11.12g氯化镁和24.3g碳酸氢钠，溶解于80L自来水中，混合均匀，形成高水垢的原水。
取330g实施例4所得烧结碳棒，按照水泵、PP棉过滤桶、阻垢烧结碳的配置装配好过滤装置，高水垢的原水作为过滤水，以不同的过滤总量和过滤速度进行过滤，取过滤前后的水，采用EDTA滴定法测定不同水样的硬度，并分别在100℃加热5min，观察水垢产生情况。结果如表1所示。
表1样品测试结果
由表1结果可以看出，通过本发明的阻垢烧结碳棒滤芯进行处理，原水硬度由338降至205～274，且烧开后不出现水垢。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用可食用除垢剂制备的阻垢烧结碳棒，其特征在于通过如下方法制备得到：
将可食用除垢剂、高分子粘合剂和颗粒碳按质量比为3:1:1的比例混合，研磨混合均匀后装填到模具中，在145～155℃和15～20MPa下烧结30min，冷却，脱模，得到阻垢烧结碳棒；
所述可食用除垢剂通过如下方法制备得到：将柠檬、橙或橘子榨汁，依次用乙醇水溶液提取、超滤膜分离，取透过液为粗提液，采用交联度范围为5％～30％，粒度为0.2～0.3mm，径高比为30～50的凝胶型阴离子树脂吸附、洗脱目标产物，洗脱液用碱调节pH为6.0～7.0，然后通过浓缩、结晶、干燥、粉碎，得到颗粒为5～10μm的可食用除垢剂。
2.根据权利要求1所述的一种阻垢烧结碳棒，其特征在于：所述的乙醇水溶液的体积浓度为8～10％。
3.根据权利要求1所述的一种阻垢烧结碳棒，其特征在于：所述超滤膜分离是指用截留分子量为1万的超滤膜进行分离。
4.根据权利要求1所述的一种阻垢烧结碳棒，其特征在于：所述的洗脱是指用0.005mol/L的硫酸溶液进行洗脱。
5.根据权利要求1所述的一种阻垢烧结碳棒，其特征在于：所述的浓缩是指在65～70℃下真空浓缩；所述的干燥是指在58～65℃下真空干燥；所述的粉碎是指采用气流粉碎。
6.根据权利要求1所述的一种阻垢烧结碳棒，其特征在于所述的高分子粘合剂是指超高分子量聚乙烯。
7.权利要求1～6任一项所述的一种阻垢烧结碳棒在水质净化中的应用。
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