金沙国际马铃薯淀粉加工的废水处理(加工土豆淀粉废水怎么处理)

  行业资讯     |      2022-07-30 02:00:24

摘要:采用湿法工艺对马铃薯残渣进行氧化/醚化改性,可明显提高手抄片的首程留着率,改善物理强度和纸页匀度。

马铃薯淀粉加工的废水处理(加工土豆淀粉废水怎么处理)

马铃薯渣(Potato residue)是在马铃薯淀粉的生产过程中产生的副产物,其主要成分为水、细胞碎片以及残余淀粉颗粒。马铃薯渣化学成分多样,主要由淀粉、纤维素、少量的果胶、半纤维素和蛋白质等可利用成分组成,具有较高的开发和利用价值。

由于马铃薯化学成分多样,因此可以通过向淀粉和纤维素分子中引入相关的功能性基团,从而赋予其一些新的性能。可以对马铃薯渣中含有的纤维素和淀粉进行醚化改性,常见的醚化产品主要有阳离子淀粉、羧甲基纤维素、羟烷基纤维素等。

1 马铃薯渣预处理

马铃薯渣原料先后经过研磨处理、球磨处理和脱脂处理。具体步骤为:干马铃薯渣先经超细研磨机(Grinoder CM200)研磨处理约2-3次,然后用Hita-chi低温卧式球磨机球磨处理12h。经研磨和球磨处理后,取球磨后的原料5g进行脱酯处理,选用丙酮为抽提溶剂,利用索氏抽提器抽提6h以上,所得残渣经真空干燥后备用。

2 马铃薯渣的“氧化/醚化”改性处理

称取一定量的马铃薯渣粉末和水混合均匀,搅拌分散成15%的乳液。用1mol/L的HCl溶液调节体系的pH值,调节完体系的pH值后加入质量比为2%的FeSO4溶液,然后滴加一定量的过氧化氢溶液。将混合均匀的乳液转移至烧瓶中,在超级恒温水浴锅中以一定速率搅拌进行氧化。反应结束后,用10%的NaOH溶液来调节体系pH值至6.0-6.5,加入硫代硫酸钠溶液终止反应,最后经过洗涤、冷冻干燥后得到氧化马铃薯渣(OPR Oxidized Potato Residue)。

马铃薯淀粉加工的废水处理(加工土豆淀粉废水怎么处理)

取一定量氧化后产物加入烧瓶中,用乙醇浸润后,开启搅拌器使原料完全润湿分散,搅拌速度不宜过高。将预先配制好的1mol/L的NaOH溶液逐滴加入到烧瓶中,活化处理30min,加入醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTPTMA)及一定量的乙醇,回流冷凝。反应结束后,转移出反应溶液,用砂芯漏斗过滤得到固形物。所得固形物用乙醇洗涤,随后加水将固形物溶解,并用稀乙酸将溶液中和至酸性,最后加入500mL的无水乙醇,进行搅拌。收集最后的固形物,并用少量的乙醇多次洗涤样品,将纯化后的马铃薯渣“氧化/醚化”改性产物经冷冻干燥后密封保存。

3 细小组分首程留着率的测定

纸浆中细小组分首程留着率(FPR)用动滤水仪(DDJ-0305,Cleveland Motion Controls,USA)来测量。把处理好的浆料倒入DDJ,设定好转速,开动搅拌器,在一定速度下搅拌一定时间后打开阀门,测定60s滤水时间内的滤液质量。

细小组分的FPR是指浆料通过造纸网留在纸页上的细小组分与浆料中总细小组分的百分比,即:细小组分留着率=(1-C/C0)×100%。其中,C是滤液浓度,%金沙国际;C0是试样浓度,%。

4 纸页抄造和物理性能检测

称取计算好的一定量的浆料进行疏解,疏解后的浆料转移到烧杯中并添加助剂,搅拌均匀并使其吸附一定的时间,加入标准纸页抄片机抄取纸片。抄好的纸片烘干后存放在恒温恒湿实验室平衡水分24h后测定其相关物理性能。

5 氧化反应的单因素优化结果

马铃薯渣的氧化最优条件为:过氧化氢的用量6%,催化剂用量0.12%,反应温度为45℃,反应时间为50min,反应体系pH=4.O。

6 醚化反应的单因素优化结果

氧化马铃薯渣(OPR,Oxidized Potato Residue)与醚化剂(CHPTMA)进一步醚化的反应最优条件为:碱化时间30min,mNaOH:mCTPTAC=2.0,mCHPTMA:mOPR=0.4,醚化反应的时间为3-4h,醚化反应温度50℃。

7 改性马铃薯渣对废纸浆造纸过程中的助留助滤影响

调节浆料pH值为7.5,电导率1500μs/cm,DDJ转速为750r/min。在改性助剂用量较少时(0.25%)FPR提高比较缓慢;随着助剂用量逐渐增加,FPR提高幅度逐渐增加。综合考虑助留助滤的效果,助剂的用量控制在1.0%-1.2%较为合理。

8 改性马铃薯渣对纸页物理性能的影响

表1为添加改性马铃薯渣对手抄片性能的影响。随着用量逐渐增加,纸页的各强度性能(撕裂强度、抗张强度、耐破强度和抗弯挺度)均逐渐增加,当用量超过1.5%后,各强度指标略有起伏。综上,改性马铃薯渣的用量为1.0%-1.5%时,手抄片的各项物理强度性能得到提高,匀度得到改善。

作者:王文萍 武书彬 贾清超