膜濃縮木醋液的工藝研究

喬玉彥，王宏力，任保增

（1.鄭州大學化工與能源學院，河南鄭州 450001；2.河南省化工研究所有限責任公司，河南鄭州 450052）

膜濃縮木醋液的工藝研究

喬玉彥1，王宏力2，任保增1

（1.鄭州大學化工與能源學院，河南鄭州 450001；2.河南省化工研究所有限責任公司，河南鄭州 450052）

綜合利用超濾、納濾和反滲透膜分離技術，對商丘三利新能源有限公司的粗制木醋液進行了濃縮處理。實驗結果表明，在處理量為300 L/h的條件下，原液中的總有機酸回收率可以達到90%以上，乙酸的回收率超過85%，同時木醋液經單套膜組件處理后含水量減少45%。

木醋液；膜技術；濃縮工藝

1 前言

木醋液是淡褐色至茶褐色半透明液體，有獨特煙熏香氣，味酸，pH值1.5～3.7，相對密度1.0025左右，含有酸類、醇類、酚類、醛類和酮類等200多種有機成分，總有機物含量7%～15%，其中醋酸占有機物含量的40%左右，其他各種組分大多是微量成分。隨著國內外對木醋液的深入研究，木醋液的各項性能與作用日益被認識并得到重視，開始廣泛應用于農業、林業、畜牧業、食品加工業和醫藥衛生業，尤其是木醋液具有促進植物生長、抗菌、防病等作用，是很好的綠色肥料和農藥，在農業上的應用越來越廣泛。

粗木醋液含水量較大，有機物濃度較低，有大量焦油和有害物質等，需要根據用途采用不同的方法進行精制分離。常用的精制方法主要有靜置法、蒸餾法（常壓蒸餾、減壓蒸餾）、吸附法、過濾法和分配法［1-2］，另外還可以通過上述方法［3］的配合使用，制造出穩定的木醋液，與其他方法相比，膜分離法采用低溫濃縮，能最大限度保留各種生物質本體的完整性，本實驗采用多級膜分離技術，對木醋液的濃縮工藝進行了研究。

2 實驗部分

2.1 實驗裝置

該套裝置由預處理系統和膜分離系統兩部分組成，木醋液經預處理除去懸浮物質和其他固體顆粒，再利用膜分離系統對木醋液進行分級處理，最終實現木醋液濃縮分水。根據實際要求設計工藝流程簡圖，見下頁圖1。

圖1 膜濃縮木醋液的工藝流程圖

來自秸稈干餾炭化裝置的氣體經氣液分離器分離后冷凝成為木醋液原液，首先進入貯槽，靜置一段時間，用泵抽取中層液體，加入原液池，經過濾后再經原水泵進入精濾裝置，再依次經超濾裝置、納濾裝置、高壓反滲透裝置和低壓反滲透裝置，控制各裝置對應的濃水部分回流，調整流體流速和操作壓力，實現試驗裝置的穩定運行。

2.2 實驗內容

表1 原液處理量為300 L/h時對應各裝置的工藝參數

3 結果與討論

3.1 GC-MS分析測定結果

樣品1和樣品2經預處理后分別取樣進行測量，根據圖庫檢索和人工分析譜圖確定樣品中主要成分，并根據面積歸一法確定百分含量，樣品的總離子流圖見圖2和圖3，對應主要成分百分含量見表2和表3。

圖2 樣品1的GC—MS總離子流圖

圖3 樣品2的GC—MS總離子流圖

表2 樣品1主要成分及含量

表3 樣品2主要成分及含量

從表2中可知，納濾裝置出口濃水中同時含有大分子有機物和小分子有機物，與原始木醋液分析結果相一致，說明經超濾分離后的液體成分并沒有明顯變化。

表2和表3相比較，結果顯示，經低壓反滲透裝

置分離后淡水中不含高分子化合物，小分子化合物的含量也大大降低，說明該套裝置能有效的對木醋液進行濃縮和分離。

3.2 樣品中有機酸含量的測定

從GC-MS分析結果中沒有檢測到乙酸成分，主要原因是樣品成分復雜，含有多種酚類化合物，嚴重干擾了分析過程。根據樣品的特性，本實驗采用LC-MS聯用法，以選擇離子模式對樣品中的乙酸進行了測定，同時采用0.1 mol·L-1NaOH標準溶液對樣品中有機酸總含量進行滴定（以醋酸計）。在原液處理量（V0）為300 L/h的條件下進行，對應低壓反滲透裝置的淡水流量（V1）為140 L/h，實驗數據見表4。

表4 LC-MS聯用法和酸堿滴定法的測定結果

可得出以下結論，經過膜裝置分離和濃縮，木醋液中有機酸的回收率超過90%，其中乙酸的回收率大于85%。

4 小結

木醋液經濃縮處理后液體體積減小45.0%，有效提高了木醋液的實際濃度，后續開發利用可根據需要進一步濃縮處理。出口淡水中不含大分子有機物，說明納濾膜能有效截留大分子物質。根據低壓反滲透出口淡水樣品和木醋液原液樣品相比較，產品總有機酸回收率大于90%，乙酸的回收率大于85%。本實驗采用膜技術對木醋液冷進行濃縮處理，既有利于木醋液的進一步開發和應用，也能有效減少環境污染使之具有商品化價值，同時也為秸稈炭化這一可再生能源項目推廣應用提供了支持，具有較好的社會效益和經濟效益。

［1］ 周 嶺，蔣恩臣，張 強，等.木醋液的精制方法及其在農林生產上的應用［J］.可再生能源，2007，25（4）：56-60.

［2］ 錢慧娟.木醋液的制造及其應用［J］.世界林業研究，1994，（2）：59-62.

［3］ 樸 哲，閆吉昌，崔香蘭，等.木醋液的精制及有機成分研究［J］.林產化學與工業，2003，23（2）：17-20.

Study on Condensed Process of Wood Vinegar by Membrane Technology

QIAO Yu-yan1，WANG Hong-li2，REN Bao-zeng1
（1.CollegeofChemicalEngineeringandEnergy，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou 450001，China；2.Henan Chemical Industry Research Institute Co.Ltd，Zhengzhou 450052，China）

Crude wood vinegar from Sanli New Energy Co.Ltd.is condensed by membrane technology of separation containing ultrafiltration，nanofiltration and reverse osmosis.The result shows，the recovery of total organic matter of original liquid can reach more than 90%and recovery of acetic acid is more than 85%while treatment capacity is about 300 L/h.at the same time，water content of wood vinegar can reduce 45%after treated with single membrance module.

wood vinegar；membrane technology；condensed process

TQ216

A

1003-3467（2010）09-0036-02

2010-02-01

喬玉彥（1979-），男，碩士研究生，研究方向為可再生能源。聯系人：任保增（1962-），教授，博導，從事化工熱力學與生質可再生能源的研究，E-mail：renbz@zzu.edu.cn.