CN113181685A - 一种酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂及其制备方法和应用，由以下重量份的原料制得：40‑50重量份的聚合铁类絮凝剂、30‑40重量份的聚丙烯酰胺、10‑20重量份的木质素磺酸钠和5‑15重量份的腐殖酸盐。本发明的酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂可以在酸性高盐的环境下保持活性，对酸性高盐餐厨垃圾浆料产生良好的破乳效果，实现酸性高盐餐厨垃圾浆料的油水分离。
Description
技术领域
本发明属于餐厨垃圾处理技术领域，特别涉及一种酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国餐饮方面的消费逐步增加，产生了大量的餐厨垃圾，其主要组分包括淀粉、纤维素、油脂等可再利用的能源物质，故餐厨垃圾资源化利用成为近年来的研究热点。
其中，餐厨废弃物油脂在制备生物柴油、肥阜、禽畜饲料、硬脂酸、混凝土制品脱模剂等深加工技术领域都具有良好的发展前景，但在所有深加工之前，需要尽可能将油脂从从成分复杂的餐厨垃圾中分离并收集。餐厨废弃物具有含水量高、盐分含量高、酸价高，而且含有较高的固体餐厨废弃物颗粒等特点，其油脂呈高度乳化状，比较稳定，不易被破坏，乳化油的处理一直是一个技术难题。然而，目前对油脂分离回收的研究主要集中于石油、化工行业，对于餐厨垃圾中的油脂分离鲜见报道。
使用破乳剂是一种操作便捷且高效的油水分离化学手段，但由于餐厨垃圾后端产生的浆料成分复杂，保持了较高的盐分、酸性，市面上普通药剂的破乳效果不佳，极端环境药剂容易失活，难以发挥作用。亟需结合餐厨垃圾的物性特点以及回收富集废弃油脂的最终目的，进行针对性的餐厨垃圾浆料油水分离破乳剂开发。
发明内容
为了解决现有餐厨垃圾浆料油水分离处理中，油水分离效果差、得油率不高的问题，本发明的目的是在于一种酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂及其制备方法和应用，可以在酸性高盐的环境下保持活性，对酸性高盐餐厨垃圾浆料产生良好的破乳效果，实现酸性高盐餐厨垃圾浆料的油水分离
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂，由以下重量份的原料制得：
作为优选，所述聚合铁类絮凝剂选自聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铝铁中的至少一种；腐殖酸盐为腐殖酸钠、腐殖酸钾中的至少一种。
本发明还提供了上述酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚合铁类絮凝剂加入水中，搅拌溶解得到第一溶液；
(2)将聚丙烯酰胺加入第一溶液中，搅拌溶解得到第二溶液；
(3)将木质素磺酸钠加入第二溶液中，搅拌溶解得到第三溶液；
(4)将腐殖酸盐加入第三溶液中，搅拌溶解得到第四溶液；
(5)第四溶液搅拌、静置陈化即得酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂。
作为优选，步骤(1)中，搅拌时间为5-10min，搅拌速度为100-150r/min。
作为优选，步骤(2)中，搅拌时间为40-60min，搅拌速度为100-150r/min。
作为优选，步骤(3)中，搅拌时间为10-20min，搅拌速度为100-200r/min。
作为优选，步骤(4)中，搅拌时间为10-30min，搅拌速度为350-400r/min。
作为优选，步骤(5)中，搅拌时间为10-20min，搅拌速度为100-200r/min；陈化时间为2-4h。
本发明还提供了上述酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂的应用，将其添加至酸性高盐餐厨垃圾浆料中，pH为3.5-5.5，盐分含量为6-10g/L，温度为65-75℃，添加量为酸性高盐餐厨垃圾浆料的0.1-0.4wt％。
本发明通过加入阳离子性的聚合铁类絮凝剂，其溶解于水中呈酸性，不会因浆料的酸性极限环境失效，可降低阴离子性洗涤剂的表面活性，破坏乳化液油珠的水化膜以及其双电层结构，使油析出；聚丙烯酰胺则与聚合铁类絮凝剂协同使得在经絮凝作用形成的胶体颗粒间进行架桥，改善了絮凝体结构，进而形成大而坚实的絮凝体，使颗粒沉降速度大大加快。木质素磺酸钠中多个基团上的氧原子的未共用电子对能与金属离子形成配位键，同聚合铁类絮凝剂产生螯合作用，给其提供良好的破乳环境。同时木质素磺酸盐及腐殖酸盐均具有吸附、脱色等作用，为提高油份品质发挥作用。
总之，本发明的酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂，可以在酸性高盐的环境下保持活性，对酸性高盐餐厨垃圾浆料产生良好的破乳效果，实现酸性高盐餐厨垃圾浆料的油水分离。
附图说明
图1为实施例1的破乳剂用于酸性高盐餐厨垃圾浆料的油水分离效果图(左为未处理浆料；右为实施例1处理效果)；
图2为对比例1-7的破乳剂用于酸性高盐餐厨垃圾浆料的油水分离效果图(从左至右依次为对比例1-7处理效果)；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铁40重量份，在室温下搅拌5分钟，搅拌速度为100转/分钟；在上述步骤结束后加入聚丙烯酰胺35重量份，在室温下搅拌40分钟，搅拌速度为120转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠10重量份，在室温下搅拌15分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠10重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为350转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为100转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.25wt％，其浆料环境pH控制在4，盐分含量控制在6g/L，温度控制在65℃，其结果如表1所示。
实施例2
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铝45重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入聚丙烯酰胺35重量份，在室温下搅拌45分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠15重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钾15重量份，在室温下搅拌30分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为150转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.3wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如表1所示。
实施例3
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铝铁40重量份，在室温下搅拌5分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入聚丙烯酰胺30重量份，在室温下搅拌40分钟，搅拌速度为100转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠10重量份，在室温下搅拌10分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠5重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为350转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为100转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.1wt％，其浆料环境pH控制在3.5，盐分含量控制在6g/L，温度控制在65℃，其结果如表1所示。
实施例4
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铁50重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入聚丙烯酰胺40重量份，在室温下搅拌60分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠20重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠15重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图1和表1所示。
表1实施例1-4的破乳剂用于酸性高盐餐厨垃圾浆料后的油脂回收率
| 检测内容 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 油脂回收率 | 75％ | 77％ | 80％ | 86％ |
对比例1
在水中边搅拌边同时加入氯化铁50重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入聚丙烯酰胺40重量份，在室温下搅拌60分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠20重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠15重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图2所示，整体效果不佳，分离的油分较浊，且提油率不佳。
对比例2
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸钠50重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入聚丙烯酰胺40重量份，在室温下搅拌60分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠20重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠15重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图2所示，破乳效果不佳，破乳后乳液不均衡，具有一定脱色效果。
对比例3
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铁50重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入亚硫酸氢铵40重量份，在室温下搅拌60分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠20重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠15重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图2所示，破乳分离效果不明显，具有较强脱色效果。
对比例4
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铁50重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入丙烯酰胺40重量份，在室温下搅拌60分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠20重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠15重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图2所示，产生一定乳化效果与脱色效果。
对比例5
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铁50重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后加入聚丙烯酰胺40重量份，在室温下搅拌60分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸胺20重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠15重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图2所示，产生一定油水分离效果，但两相仍然较混浊。
对比例6
在水中边搅拌边同时加入聚丙烯酰胺66.5重量份，在室温下搅拌60分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠33.5重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠25重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图2所示，未产生油水分离效果，具有轻微脱色作用。
对比例7
在水中边搅拌边同时加入聚合硫酸铁73.5重量份，在室温下搅拌10分钟，搅拌速度为150转/分钟；在上述步骤结束后边搅拌边加入木质素磺酸钠29.5重量份，在室温下搅拌20分钟；在上述步骤结束后加入腐殖酸钠2重量份，在室温下搅拌130分钟，搅拌速度为400转/分钟；在上述步骤结束后，继续搅拌15分钟，搅拌速度为200转/分钟，再静置陈化2小时，得到破乳剂。
控制破乳剂加入量是浆料的0.4wt％，其浆料环境pH控制在5.5，盐分含量控制在10g/L，温度控制在75℃，其结果如图2所示，产生一定油水分离作用，但分离不够彻底，且两相状态较浑浊。
Claims (10)
1.一种酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂，其特征在于，由以下重量份的原料制得：
2.根据权利要求1所述的酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂，其特征在于：所述聚合铁类絮凝剂选自聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铝铁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂，其特征在于：所述腐殖酸盐为腐殖酸钠、腐殖酸钾中的至少一种。
4.权利要求1-3任一项所述的酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚合铁类絮凝剂加入水中，搅拌溶解得到第一溶液；
(2)将聚丙烯酰胺加入第一溶液中，搅拌溶解得到第二溶液；
(3)将木质素磺酸钠加入第二溶液中，搅拌溶解得到第三溶液；
(4)将腐殖酸盐加入第三溶液中，搅拌溶解得到第四溶液；
(5)第四溶液搅拌、静置陈化即得酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，搅拌时间为5-10min，搅拌速度为100-150r/min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，搅拌时间为40-60min，搅拌速度为100-150r/min。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，搅拌时间为10-20min，搅拌速度为100-200r/min。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，搅拌时间为10-30min，搅拌速度为350-400r/min。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，搅拌时间为10-20min，搅拌速度为100-200r/min；陈化时间为2-4h。
10.权利要求1-3任一项所述的酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂或权利要求4-9任一项所述的制备方法制得的酸性高盐餐厨垃圾浆料破乳剂的应用，其特征在于：将其添加至酸性高盐餐厨垃圾浆料中，pH为3.5-5.5，盐分含量为6-10g/L，温度为65-75℃，添加量为酸性高盐餐厨垃圾浆料的0.1-0.4wt％。
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