專利名稱：改性木質(zhì)素的制備方法及其在廢水處理中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木質(zhì)素的制備及應(yīng)用，尤其涉及一種改性木質(zhì)素的制備及在廢水處理中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
全球用于造紙的植物骨架每年約有I億噸，其中木質(zhì)素的含量僅次于纖維素，是第二大天然有機(jī)物。木質(zhì)素是工業(yè)上唯一能從可再生資源中獲取的芳香族化合物，并且無毒、價廉，資源來源豐富。
目前，工業(yè)上產(chǎn)生的木質(zhì)素尚未得到有效利用，是一種潛力巨大的可再生資源。例如，造紙工業(yè)排放的黑液含有大量木質(zhì)素，在自然條件下難以降解，黑液中的木質(zhì)素若不進(jìn)行處理就直接排放，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，如果能對這些廢棄物中的木質(zhì)素進(jìn)行資源化開發(fā)，則能達(dá)到有效利用資源和治理紙漿黑液的雙重目的。
另外，生產(chǎn)淀粉糖化酶制劑中超濾的廢水是一種中高濃度的高蛋白有機(jī)廢水，隨著酶制劑工業(yè)的不斷發(fā)展，其廢水排放量也將持續(xù)攀升。為了避免對納污水體造成水質(zhì)惡化，除了提高冷卻水的循環(huán)利用率以降低排放量外，還必須對廢水進(jìn)行有效處理?，F(xiàn)有的好氧生物處理對于低濃度的廢水有較高的COD去除率(可達(dá)90%)，但是需要進(jìn)行大量的投資和場地投放，且能耗較高，受外界環(huán)境(溫度等)影響較大；而厭氧生物處理的最大缺陷是出水CODcr的濃度仍然很高。因此，如何治理淀粉糖化酶的生產(chǎn)廢水，并實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一，這也成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所面臨的技術(shù)難題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡單、經(jīng)濟(jì)效益好、產(chǎn)品性能優(yōu)異的改性木質(zhì)素的制備方法，還相應(yīng)提供一種工藝過程簡單、沉降快速、清除率高、蛋白質(zhì)回收率高、環(huán)境污染少、成本低的改性木質(zhì)素在廢水處理中的應(yīng)用。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種改性木質(zhì)素的制備方法，包括以下步驟(1)以造紙廠(特別是軟木造紙廠)產(chǎn)生的黑液廢水為原料，先用酸液調(diào)節(jié)所述黑液廢水的pH值至2 3，然后離心，去上清液，再用酸液洗滌離心后的沉淀物；(2)將上述步驟(I)后的沉淀物溶于堿液中，再添加酸將pH值調(diào)節(jié)至2 3，然后離心， 去上清液，再次用酸液反復(fù)洗滌離心后的沉淀物；(3)將上述步驟(2)后的沉淀物用蒸餾水反復(fù)洗滌，最后經(jīng)過干燥，得到棕褐色的粗提木質(zhì)素；(4)采用6tlCo-Y對步驟(3)后的粗提木質(zhì)素進(jìn)行輻照處理，輻照劑量為IOOOkGy 2000kGy，劑量率為35 kGy/h 40 kGy/h ;然后粉碎，得到改性木質(zhì)素。
上述的改性木質(zhì)素的制備方法，所述步驟(I)中，調(diào)節(jié)pH值用的酸液優(yōu)選為濃度4mol/L 5mol/L的硫酸溶液,洗漆用的酸液優(yōu)選為O. 005mol/L O. 006mol/L的硫酸溶液。
上述的改性木質(zhì)素的制備方法，所述步驟(2)中，所述堿液優(yōu)選用lmol/L 3mol/ L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH值用的酸液和洗滌用的酸液均優(yōu)選為O. 005mol/L O. 006mol/L的硫酸溶液。
上述的改性木質(zhì)素的制備方法，所述離心時的條件優(yōu)選為3000 r/min 4000r/ min的轉(zhuǎn)速離心至少5min。
上述的改性木質(zhì)素的制備方法，所述步驟(3)中，干燥的條件優(yōu)選為110°C 120 °C干燥至少20h 24h。
作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述制備方法獲得的改性木質(zhì)素在廢水處理中的應(yīng)用，包括以下步驟取淀粉糖化酶制劑生產(chǎn)中產(chǎn)生的、且經(jīng)過超濾后的高蛋白廢水(pH值優(yōu)選為3. O 4.O)，用堿液(優(yōu)選為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% 10%的氫氧化鈉溶液)將所述高蛋白廢水的pH值調(diào)節(jié)至8. O 9. 0，再將所述改性木質(zhì)素投加到調(diào)pH值后的高蛋白廢水中，投加量為O. lg/L O. 3g/L，充分沉降后離心，然后進(jìn)行固液分離，分離的液體經(jīng)活性碳抽濾處理后用于淀粉糖化酶制劑生產(chǎn)中作為循環(huán)冷卻水，分離后的沉積物作為蛋白飼料使用。
上述的應(yīng)用中，所述活性碳抽濾處理時的用量優(yōu)選控制在O. 35g/cm2 O. 5g/cm2。
上述的應(yīng)用中，所述充分沉降的時間至少為O. 5h (優(yōu)選為Ih 2h)。
上述的應(yīng)用中，所述改性木質(zhì)素優(yōu)選為粉碎至150 200目的改性木質(zhì)素細(xì)粉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的方法充分利用了現(xiàn)有軟木造紙廠產(chǎn)生的黑液(工業(yè)廢液)資源，為黑液木素資源的回收再利用及可再生能源的開發(fā)提供了新的途徑；(2)本發(fā)明中采用輻照法處理黑液木質(zhì)素原料，其不僅能夠快速改變木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)， 使之具有如酚羥基、羧基、甲氧基等更多的官能團(tuán)和化學(xué)鍵，大大提高了反應(yīng)活性，而且為淀粉糖化酶廢水快速絮凝沉降創(chuàng)造了更好的條件，廢水處理后蛋白質(zhì)回收率達(dá)98%，COD下降90%，濁度去除率提高90%，沉降時間最快縮短到30min ；(3)通過采用本發(fā)明制備的改性木質(zhì)素對特定的工業(yè)廢水(淀粉糖化酶制劑生產(chǎn)中產(chǎn)生的超濾酸性廢水)進(jìn)行處理，不僅可使該廢水回收應(yīng)用于循環(huán)冷卻水，而且回收后的蛋白質(zhì)沉積物可進(jìn)行再利用(作為飼料等)，可進(jìn)一步降低廢水處理成本，提高應(yīng)用效益。
綜上，本發(fā)明的制備方法及應(yīng)用不僅過程簡單、處理效果好，而且處理成本低，對環(huán)境無污染，具有較好工業(yè)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例I :一種本發(fā)明的改性木質(zhì)素的制備方法，包括以下步驟(O以軟木造紙廠產(chǎn)生的黑液廢水作為原料，黑液廢水的成分如下表I所示，將IOL的黑液廢水用4mol/L 112304溶液調(diào)節(jié)pH值至2，然后用離心機(jī)按3000r/min的轉(zhuǎn)速離心5min，去掉上清液，再用O. 005mol/L H2SO4溶液洗滌離心后的沉淀物，倒去上清液；(2)將上述步驟(I)后的沉淀物溶于2mol/LNaOH溶液中，再用O. 005mol/L H2SO4溶液調(diào)節(jié)PH值至2，用離心機(jī)離心，去掉上清液，再次用O. 005mol/L H2SO4溶液洗滌離心后的沉淀物5次；(3)將上述步驟(2)后的沉淀物用蒸餾水反復(fù)洗滌3次，該沉淀物在110°C 120°C條件下干燥24h，獲得干燥后的棕褐色粗提木質(zhì)素215. Og ；(4)輻照處理將上述步驟(3)后的棕褐色粗提木質(zhì)素經(jīng)6tlCo-Y進(jìn)行輻照處理，輻照劑量為1200kGy，劑量率為35 kGy/h ;然后粉碎成200目的細(xì)粉，得到改性木質(zhì)素。
表I :本實(shí)施例中軟木造紙黑液成分
權(quán)利要求
1.一種改性木質(zhì)素的制備方法，包括以下步驟 (1)以造紙廠產(chǎn)生的黑液廢水為原料，先用酸液調(diào)節(jié)所述黑液廢水的pH值至2 3，然后離心，去上清液，再用酸液洗滌離心后的沉淀物； (2)將上述步驟(I)后的沉淀物溶于堿液中，再添加酸將pH值調(diào)節(jié)至2 3，然后離心，去上清液，再次用酸液反復(fù)洗滌離心后的沉淀物； (3)將上述步驟(2)后的沉淀物用蒸餾水反復(fù)洗滌，最后經(jīng)過干燥，得到粗提木質(zhì)素； (4)采用6tlCo-Y對步驟(3)后的粗提木質(zhì)素進(jìn)行輻照處理，輻照劑量為IOOOkGy 2000kGy，劑量率為35 kGy/h 40 kGy/h ;然后粉碎，得到改性木質(zhì)素。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性木質(zhì)素的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中，調(diào)節(jié)PH值用的酸液為濃度4mol/L 5mol/L的硫酸溶液，洗滌用的酸液為O. 005mol/L O.006mol/L的硫酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性木質(zhì)素的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，所述堿液選用lmol/L 3mol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH值用的酸液和洗滌用的酸液均為 O.005mol/L O. 006mol/L 的硫酸溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性木質(zhì)素的制備方法，其特征在于所述離心時的條件為3000 r/min 4000r/min的轉(zhuǎn)速離心至少5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性木質(zhì)素的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中，干燥的條件為110°C 120°C干燥至少20h 24h。
6.—種如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述制備方法獲得的改性木質(zhì)素在廢水處理中的應(yīng)用，包括以下步驟 取淀粉糖化酶制劑生產(chǎn)中產(chǎn)生的、且經(jīng)過超濾后的高蛋白廢水，用堿液將所述高蛋白廢水的PH值調(diào)節(jié)至8. O 9. 0，再將所述改性木質(zhì)素投加到調(diào)pH值后的高蛋白廢水中，投加量為O. lg/L O. 3g/L，充分沉降后離心，然后進(jìn)行固液分離，分離的液體經(jīng)活性碳抽濾處理后用于淀粉糖化酶制劑生產(chǎn)中作為循環(huán)冷卻水，分離后的沉積物作為蛋白飼料使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述高蛋白廢水的pH值為3.O 4. 0，所述堿液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% 10%的氫氧化鈉溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的應(yīng)用，其特征在于所述活性碳抽濾處理時的用量控制在 O. 35g/cm2 O. 5g/cm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的應(yīng)用，其特征在于所述充分沉降的時間至少為O.5h。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的應(yīng)用，其特征在于所述改性木質(zhì)素為粉碎至150 200目的改性木質(zhì)素細(xì)粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性木質(zhì)素的制備方法，包括以下步驟以造紙廠產(chǎn)生的黑液廢水為原料，先調(diào)節(jié)pH值至2～3，然后離心去上清液，洗滌沉淀物；再將沉淀物溶于堿液中，pH值調(diào)至2～3，然后離心去上清液，洗滌沉淀物，干燥，再采用60Co-γ進(jìn)行輻照處理，最后粉碎得到改性木質(zhì)素。本發(fā)明的改性木質(zhì)素可應(yīng)用于淀粉糖化酶制劑生產(chǎn)中高蛋白廢水的處理，先將廢水的pH值調(diào)節(jié)至8.0～9.0，再投加改性木質(zhì)素，充分沉降后離心，進(jìn)行固液分離，分離的液體經(jīng)活性碳抽濾處理后用于淀粉糖化酶制劑生產(chǎn)中作為循環(huán)冷卻水，分離后的沉積物作為蛋白飼料使用。本發(fā)明具有工藝過程簡單、產(chǎn)品性能優(yōu)異、廢水處理成本低且處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F9/04GK102924728SQ20121046232
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者王克勤, 李洪兵, 陳靜萍 申請人:湖南鴻鷹生物科技有限公司