兩種活性炭對壓濾清液脫色性能比較

賀翔（中糧生化（安徽）股份有限公司檸檬酸經營中心研發部）

為了給樹脂提取檸檬酸（鈉）工藝試驗提供合格的原料，檸檬酸壓濾清液需要通過脫色和去除離子等工序的預處理。在脫色工序中顆粒活性炭是常用的且脫色效果較好的脫色劑。現根據工藝控制指標要求預，考察GH-15與GH-11兩種型號顆炭在相同條件下對檸檬酸壓濾清液脫色情況，通過比較處理量、酸堿消耗、水耗等綜合指標，最終選擇一種經濟適用的顆炭用于樹脂提取檸檬酸（鈉）工業化生產的原料預處理工序中。

一、材料與方法

1.實驗裝置

壓濾清液桶1個容積70L，蠕動泵2臺，層析柱（容積960ml，高100cm，截面積96cm2）2根分別填充GH-15和GH-11活性炭，分別在兩柱的出料口進行取樣檢測。

2.實驗步驟

（1）脫色劑的預處理：①分別將兩種顆炭用自來水多次漂洗至無漂浮細小顆粒；②配制4.0%～6.0%的液堿對活性炭進行浸泡6～8小時后，用自來水沖洗至PH近中性；③配制4.0%～6.0%鹽酸對活性炭浸泡4～6小時后，用自來水沖洗至PH近中性；④配制4.0%～6.0%的液堿對活性炭進行浸泡6～8小時后，用自來水沖洗至PH近中性以備裝柱。

（2）進料脫色：將檸檬酸壓濾清液按流速1.5L/h通過GH-15與GH-11兩根炭柱進行脫色試驗,每2.0L取點樣檢測透光率，并收集混合液。當透光率小于80%時，停止進料。記錄各自的工作時間、總進料體積，并取樣檢測酸度、透光率。用水沖洗炭柱，控制出口酸度小于0.2%。記錄沖洗時間，用水量、終點p H。

（3）炭柱再生：分別配制4.0%的液堿2.0～3.0L對炭柱進行再生處理，收集廢液，記錄再生時間，并取樣檢測檸檬酸根、pH。浸泡6.0h后，用自來水沖洗至近中性，計量用水量、終點p H。

分別配制4.0%鹽酸2.0L通入炭柱中，收集廢液，記錄再生時間，并取樣檢測鐵離子、p H值。浸泡4.0h后，用自來水沖洗至近中性，檢測終點p H值并計量用水量。

（4）多批次試驗，進行統計分析，減小實驗誤差帶來的影響。

二、檢測數據分析

GH-11比GH-15活性炭性能提高幅度表3：

第四批31.6%0.0%-13.0%-13.1%-9.7%-8.5%比較項目處理量（g/g）收率%堿單耗（T/T）鹽酸單耗（T/T）總水耗量（T/T）單產廢水（T/T）第一批88.9%0.1%-38.3%-36.4%-42.6%-42.0%第二批44.6%-1.4%-20.0%-17.6%-18.1%-22.0%第三批70.9%-0.7%-34.8%-33.3%-32.0%-33.9%

比較實驗中情況和實驗檢測數據可以得到GH-11在用于壓濾清液脫色方面比GH-15優勢主要有兩點：①處理量高。處理量的提高伴隨降低了再生原輔料的消耗，延長了工作時間。②再生時易于沖洗。包括主體稀酸容易沖洗，酸堿再生后容易沖洗至中性，伴隨就降低了水的消耗和再生時間縮短。

三、結果與討論

①鑒于每批試驗原料質量存在差異，各批試驗數據之間存在一定的差異。

②通過四批試驗數據分析可知：兩種顆炭處理量都有所下降，GH-15下降幅度在10.5+2.0%；GH-11顆炭處理量下降幅度在14.0+3%。這與柱體的再生有關，實驗中是采用的常溫通入再生劑浸泡再生的方式，如果采用加熱的再生劑循環反進柱體再生的方法，可以提高再生效果，減小活性炭處理量的下降。

③實驗是在常溫下進行的，實際生產中料液的溫度在75℃左右，這樣的溫度有利于活性炭的吸附，可以提高活性炭柱的吸附量和處理量。

④鑒于在生產中可以將陽柱再生后期的廢鹽酸回收用于炭柱中，因此炭柱再生成本只考慮液堿消耗與水耗。

結論

當室溫下，進料速度為1.5BV/h，檸檬酸壓濾清液脫色液終點透光率≥80%時，GH-11型顆炭對檸檬酸壓濾清液中色素雜質的吸附能力要優于GH-15型顆炭。GH-11顆炭對檸檬酸清液脫色量為8.67g/g（以干基計），比GH-15處理量要高36.9%，再生處理時液堿和鹽酸消耗均低26%-28%，自來水消耗低25%-30%，脫色工序收率基本相當。GH-11型顆炭比GH-15型顆炭更適合用于檸檬酸壓濾清液的脫色工序。

[1]中國輕工業出版社《發酵有機酸生產與應用手冊》.

[2]化學工業出版社《常用吸附劑的使用方法》.

[3]王心成《活性炭及其應用》，釀酒科技，2004（4）：99-100.