CN110237714A - 一种木糖醇电渗析脱酸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木糖醇电渗析脱酸装置，包括用于盛放原液的原水箱、用于分离木糖醇与酸液的电渗析器、用于将原水箱中的原液流入电渗析器内的水泵，电渗析器内设有交替排列的阳膜和阴膜，原液在供水泵的作用下进入电渗析器，经阳膜和阴膜将原液中的酸液和木糖醇分离，得到分离的酸液和木糖水解液。本发明具有电阻率低，导电性能优良，能耗低，选择透过性高；同离子交换树脂比催化效果好、不易中毒，使用寿命长；性能稳定可靠，有良好的耐酸、耐碱、耐氧化性能，电化学性能优良；处理简便，无须再生；强度高，撕裂强度好的优点。

Description

一种木糖醇电渗析脱酸装置
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其是涉及一种木糖醇电渗析脱酸装置。
背景技术
木糖醇作为一种可作为甜味剂的糖醇具有广泛的应用前景。木糖醇其甜度与蔗糖相当，具有不刺激胰岛素分泌就能被人体吸收的功能，是糖尿病、肝炎等患者的理想甜味剂。同时，木糖醇不被口腔类的细菌所利用，具有不致龋且有防龋齿的作用，可以适用于做口香糖、巧克力、硬糖等食品的甜味剂。此外，木糖醇具有和甘油等多元醇相类似的性质，在高分子材料、皮革制剂、涂料和医药化工等方面具有广泛的用途。
目前，工业上木糖醇的制备方法主要是酸水解法，一般是利用农业植物短纤维废料，如玉米芯、甘蔗渣、种壳等原料，在稀酸的作用下将植物纤维中的多缩戊糖水解得到木糖水解液，水解液经过中和脱酸、脱色、浓缩、离子交换得到较为纯净的木糖，木糖在镍催化剂的作用下催化加氢得到木糖醇。例如专利号为CN200710150402.X，专利名称为一种木糖醇的制备方法，这种酸水解法制备木糖醇的工艺中，植物纤维水解液中一般含有0.6％～0.8％的稀硫酸，存在一个中和脱酸的工艺路线，一般是加入大量的饱和石灰水或其他碱性原料，充分搅拌中和沉淀后，去除水解液中的残酸。这种中和脱酸的方法存在几个明显的缺点。其一，消耗大量的化工原料。其二，产生大量固体废渣和废水，容易带来二次污染。其三，工艺操作繁琐，劳动强度大，少量的硫酸钙残留会加重后续脱色、浓缩的工艺负担。特别是石膏沉积在蒸发器的管壁上会形成隔热层，降低浓缩过程中蒸汽效率及对蒸发设备造成腐蚀。因此，如何选择一种更加清洁高效、绿色环保的技术应用于木糖醇的脱酸过程显得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的在于针对常规技术的不足，提供一种设计合理，更符合环保要求的一种木糖醇电渗析脱酸装置。废水做到无害排放，实现资源的循环再利用。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种木糖醇电渗析脱酸装置，包括用于盛放原液的原水箱、用于分离木糖醇与酸液的电渗析器、用于将原水箱中的原液流入电渗析器内的水泵，电渗析器内设有交替排列的阳膜和阴膜，原液在供水泵的作用下进入电渗析器，经阳膜和阴膜将原液中的酸液和木糖醇分离，得到分离的酸液和木糖水解液。由于木糖呈电中性，而硫酸是强电解质，在电场的作用下，利用阴膜和阳膜对离子的选择透过性，通过电渗析工艺可实现木糖水解液中残酸的选择性去除。电渗析是在直流电场作用下利用阴膜和阳膜的选择透过性，把电解质从水中分离出来的过程。在直流电场的作用下，原液中的离子就定向迁移。阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来；阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。从而使离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。酸液与木糖醇得到分离，木糖醇留在淡水中形成木糖水解液。
作为优选，电渗析器内设有隔板，隔板设在阴膜与阳膜之间，隔板包括网膜、用于包围网膜阻止原水流出的隔离带，网膜上设有若干用于过滤杂质的小孔。通过小孔的设置，可以将原液中的杂质进行过滤，避免杂质进入木糖水解液中。
作为优选，阳膜为均相膜阳膜，阴膜为均相膜阴膜。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜只允许通过阳离子，阻止阴离子通过；阴膜只允许通过阴离子，阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下，水中离子作定向迁移。均相膜因其膜体结构的“均质”特性而有稳定的离子选择透过性能及优良的电化学性能。
作为优选，还包括用于统计原液流量的流量计，流量计与水泵连接。通过流量计的设置，可以方便的统计原液的流量。原液在供水泵的作用下经流量计进入电渗析器，经阳膜和阴膜将原液中的离子分离，除去原液中的酸液，得到酸液和木糖水解液。
作为优选，还包括用于检测电渗析器内杂质数量的压力表，压力表与电渗析器连接。当电渗析器内杂质变多时，压力表的压力变大，通过查看压力表的压力变化，可以判断电渗析器内的杂质数量。
作为优选，电渗析器内还设有用于压紧阳膜、隔板与阴膜的压紧装置，压紧装置包括第一压紧板和第二压紧板，第一压紧板和第二压紧板之间设有依次交替设有的阳膜、隔板、阴膜、隔板。通过第一压紧板和第二压紧板的设置，使得阳膜、隔板、阴膜压紧。
作为优选，电渗析器上连接有直流电流的正极和负极，正极与第一压紧板连接，负极与第二压紧板连接。通过正极与负极的设置，可以连接直流电流。同时，正极也可以设在第二压紧板上，负极也可以设在第二压紧板上。
作为优选，还包括用于盛放酸液的浓水箱、用于盛放木糖水解液的淡水箱，电渗析器上设有用于连接浓水箱的浓水出口、用于连接淡水箱的淡水出口。若干个浓水出口与浓水箱连接，若干个淡水出口与淡水箱连接。
作为优选，还包括用于清洗电渗析器并装有酸液的酸洗箱、用于将酸洗箱中的酸液运输进入电渗析器的酸洗泵，酸洗泵与酸洗箱连接，酸洗箱与电渗析器连接。通过酸洗箱和酸洗泵的设置，可以方便的清洗电渗析器。
本发明具有的有益效果是：
1、结合均相膜电渗析的优点，采用电渗析对木糖水解液中残酸的选择性去除，整个过程不添加额外化学试剂，不产生固体废渣，减轻了下游工艺负担。
2、本发明具有电阻率低，导电性能优良，能耗低，选择透过性高；同离子交换树脂比催化效果好、不易中毒，使用寿命长；性能稳定可靠，有良好的耐酸、耐碱、耐氧化性能，电化学性能优良；处理简便，无须再生；强度高，撕裂强度好的优点。
3、通过酸洗箱和酸洗泵的设置，可以方便的清洗电渗析器。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的电渗析器的结构示意图。
图3是本发明的隔板的结构示意图。
图4是本发明的电渗析器的组装结构示意图。
图中：1、原水箱，2、电渗析器，21、阳膜，22、阴膜，23、隔板，231、网膜，2311、小孔，232、隔离带，24、第一压紧板，25、第二压紧板，26、正极，27、负极，3、水泵，4、流量计，5、压力表，6、浓水箱，7、淡水箱，8、酸洗箱，9、酸洗泵，10、阀门，101、第一阀门，102、第二阀门，103、第三阀门，104、第四阀门，105、第五阀门，11、木糖水解液出口，12、酸液出口，13、原液入口
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1-4所示，本发明一种木糖醇电渗析脱酸装置，包括用于盛放原液的原水箱1、用于分离木糖醇与酸液的电渗析器2、用于将原水箱1中的原液流入电渗析器2内的水泵3，电渗析器2内设有交替排列的阳膜21和阴膜22，原液在供水泵3的作用下进入电渗析器2，经阳膜21和阴膜22将原液中的离子分离，除去原液中的酸液，得到酸液和木糖水解液。
电渗析器2内设有隔板23，隔板23设在阴膜22与阳膜21之间，隔板23包括网膜231、用于包围网膜231阻止原水流出的隔离带232，网膜231上设有若干用于过滤杂质的小孔2311。
阳膜21为均相膜阳膜，阴膜22为均相膜阴膜。
还包括用于统计原液流量的流量计4，流量计4与水泵3连接。
还包括用于检测电渗析器2内杂质数量的压力表5，压力表5与电渗析器2连接。
电渗析器2内还设有用于压紧阳膜21、隔板23与阴膜22的压紧装置，压紧装置包括第一压紧板24和第二压紧板25，第一压紧板24和第二压紧板25之间设有依次交替设置的阳膜21、隔板23、阴膜22、隔板23。
电渗析器2上连接有直流电流的正极26和负极27，正极26与第一压紧板24连接，负极27与第二压紧板25连接。
还包括用于盛放酸液的浓水箱6、用于盛放木糖水解液的淡水箱7，电渗析器2上设有用于连接浓水箱6的酸液出口12、用于连接淡水箱7的木糖水解液出口11。
还包括用于清洗电渗析器2并装有酸液的酸洗箱8、用于将酸洗箱8中的酸液运输进入电渗析器2的酸洗泵9，酸洗泵9与酸洗箱8连接，酸洗箱8与电渗析器2连接。
还包括阀门10，阀门10包括设在水泵3与流量计4之间的第一阀门101，用于控制原液进入电渗析器2的进量；设在电渗析器2与浓水箱6、淡水箱7之间的第二阀门102，用于控制电渗析器2分离的出量；设在电渗析器2与酸洗箱8之间的第三阀门103，用于控制酸洗流量；设在浓水箱6下方的第四阀门104，用于控制酸液排量；设在淡水箱7下方的第五阀门105，用于控制木糖水解液排量，第一阀门101分别与水泵3、流量计4连接，第二阀门102分别与电渗析器2、浓水箱6、淡水箱7连接，第三阀门103分别与电渗析器2、酸洗箱8连接，第四阀门104与浓水箱6连接，第五阀门105与淡水箱7连接。
电渗析器2上设有原液入口13，原液入口13与流量计4通过管道连接。
本实施例中，原水箱1与水泵3、水泵3与流量计4、流量计4与电渗析器2、电渗析器2与浓水箱6、淡水箱7均是通过管道连接。
本实施例中，第一压紧板24、阳膜21、隔板23、阴膜22、隔板23、第二压紧板25组成单个最小单元的电渗析器2，第一压紧板24与第二压紧板25的位置可以互相变换。
本实施例中，原液的制备属于现有技术，目前的专利中已经进行了公开。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：包括用于盛放原液的原水箱(1)、用于分离木糖醇与酸液的电渗析器(2)、用于将原水箱(1)中的原液流入电渗析器(2)内的水泵(3)，电渗析器(2)内设有交替排列的阳膜(21)和阴膜(22)，原液在供水泵(3)的作用下进入电渗析器(2)，经阳膜(21)和阴膜(22)将原液中的酸液和木糖醇分离，得到分离的酸液和木糖水解液。
2.根据权利要求1所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：电渗析器(2)内设有隔板(23)，隔板(23)设在阴膜(22)与阳膜(21)之间，隔板(23)包括网膜(231)、用于包围网膜(231)阻止原水流出的隔离带(232)，网膜(231)上设有若干用于过滤杂质的小孔(2311)。
3.根据权利要求1或2所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：阳膜(21)为均相膜阳膜，阴膜(22)为均相膜阴膜。
4.根据权利要求3所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：还包括用于统计原液流量的流量计(4)，流量计(4)与水泵(3)连接。
5.根据权利要求1或2或4所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：还包括用于检测电渗析器(2)内杂质数量的压力表(5)，压力表(5)与电渗析器(2)连接。
6.根据权利要求5所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：电渗析器(2)内还设有用于压紧阳膜(21)、隔板(23)与阴膜(22)的压紧装置，压紧装置包括第一压紧板(24)和第二压紧板(25)，第一压紧板(24)和第二压紧板(25)之间依次交替设有的阳膜(21)、隔板(23)、阴膜(22)、隔板(23)。
7.根据权利要求6所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：电渗析器(2)上连接有正极(26)和负极(27)，正极(26)与第一压紧板(24)连接，负极(27)与第二压紧板(25)连接。
8.根据权利要求1或2或4或6或7所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：还包括用于盛放酸液的浓水箱(6)、用于盛放木糖水解液的淡水箱(7)，电渗析器(2)上设有用于连接浓水箱(6)的酸液出口(12)、用于连接淡水箱(7)的木糖水解液出口(11)。
9.根据权利要求8所述的木糖醇电渗析脱酸装置，其特征在于：还包括用于清洗电渗析器(2)并装有酸液的酸洗箱(8)、用于将酸洗箱(8)中的酸液运输进入电渗析器(2)的酸洗泵(9)，酸洗泵(9)与酸洗箱(8)连接，酸洗箱(8)与电渗析器(2)连接。
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