[發明專利]一種甜菜粕生物吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710474124.7
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107262050B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 朱思明;高梓原;田苗苗;徐斌斌;于淑娟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C13B20/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于吸附材料技術領域，公開了一種甜菜粕生物吸附劑及其制備方法和應用。所述制備方法為：將甜菜干粕先與堿液混合反應，得到堿預處理后的甜菜粕，然后與FeCl₃溶液混合反應，反應產物洗滌、烘干再加入到堿性鹽溶液中混合反應，得到所述甜菜粕生物吸附劑。本發明對甜菜粕進行改性，極大的提高其吸附性。可應用于制糖工業中有機或無機的非糖成分吸附處理，吸附飽和后的甜菜粕生物吸附劑可浸泡于濃度為6～12wt％的氯化鈉溶液中再生，具有廣闊的應用前景并借鑒于甘蔗制糖等其他工業領域。

技術領域

本發明屬于吸附材料技術領域，具體涉及一種甜菜粕生物吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

甜菜粕是制糖過程中甜菜塊根經切絲浸提后所剩殘渣。新疆是我國最大的甜菜糖產區，甜菜糖產量占全國60％，涉及糖農近百萬人，我國每年加工甜菜約1200萬噸左右，據報道，每加工1噸甜菜塊根約生產0.9噸甜菜粕。目前，甜菜粕主要用作動物飼料，綜合利用率較低。未經化學修飾處理的甜菜粕可用于金屬離子如Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)等二價金屬離子的吸附，對這些二價金屬的吸附能力順序如下：Cu(Ⅱ)～Pb(Ⅱ)＞＞Zn(Ⅱ)～Cd(Ⅱ)＞Ni(Ⅱ)＞Ca(Ⅱ)；同時甜菜粕也可用于Cr(Ⅲ)與Cr(Ⅵ)離子的吸附，還可用于有色染料廢水的吸附處理。甜菜粕中富含纖維，其主要成分為果膠、半纖維素、纖維素及少量蛋白等成分。果膠為半乳糖醛酸，其富含羧基官能團。纖維素富含醇羥基，易于通過交聯引入功能基團作為吸附劑。甜菜粕作為生物吸附劑，其結構修飾的方法包括物理、化學或生物的方法，如物理粉碎改善顆粒的比表面積，化學交聯改善吸附劑的穩定性，降低吸附劑的持水性與膨脹性，皂化除去果膠的甲基酯化裸露羧基或酯化纖維素的醇羥基增加羧基量等，以此增加金屬陽離子結合能力。

目前，去除制糖廢水或廢糖蜜中非糖分如鉀、鈣等常用的方法有離子交換法、膜分離法、石灰法、電磁法。在糖液脫色領域，常用的脫色方法有硅藻土法、活性炭法、骨炭法、膜分離法、臭氧法、離子交換法以及過氧化氫法或離子交換纖維法等。同時，近10年關于甜菜粕的專利主要集中在利用其制備各種動物飼料與果膠提取等方面，很少有將甜菜粕作為吸附劑應用到制糖領域。來自制糖行業的甜菜粕作為一種低成本的天然生物吸附劑，往往容易被人們所忽略，在制糖領域有著很大的潛力。Google學術檢索的文獻有且僅有2篇文獻關于甜菜粕直接用于制糖領域糖汁清凈的報道，其中一篇甜菜粕經皂化處理和檸檬酸處理后用于糖汁清凈，改性后的甜菜粕對Ca²⁺/Mg²⁺兩者的吸附量僅達到18mg/g，效果并不理想，且低值甜菜粕不能重復利用。

綜上所述，為了提高甜菜粕的吸附能力應用于制糖行業，實現甜菜粕生物吸附劑的綠色利用與再生循環使用，需要對甜菜粕進行改性。

發明內容

為了解決以上現有技術存在的問題，本發明的首要目的在于提供一種甜菜粕生物吸附劑的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的甜菜粕生物吸附劑。

本發明的再一目的在于提供上述甜菜粕生物吸附劑在制糖工業中有機或無機的非糖成分吸附處理中的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種甜菜粕生物吸附劑的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)甜菜粕預處理：將甜菜干粕去雜后洗滌、烘干、粉碎、過篩，然后與堿液混合反應，得到堿預處理后的甜菜粕，烘干備用；

(2)甜菜粕改性：將堿預處理后的甜菜粕與FeCl₃溶液在室溫下混合反應，反應產物洗滌、烘干備用；

(3)將步驟(2)所得改性甜菜粕加入到堿性鹽溶液中混合反應，反應完成后洗滌、烘干，得到所述甜菜粕生物吸附劑。

優選地，步驟(1)中所述的堿液是指濃度為0.05～0.2mol/L的NaOH溶液。