玉米淀粉廢水的綠色處理工藝研究

毛梅芬

摘要? ? 通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一套利用玉米淀粉廢水生產(chǎn)玉米漿和高附加值植酸鈣的綠色處理工藝，并對(duì)工藝條件進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，以150 mL廢水加入1.2 g Ca（OH）2，0.23 g NaOH可以得到純度高于70%的植酸鈣，100 mL濾液加入3.0 mL 3 mol/L的H2SO4可有效防止濾液變質(zhì)。整個(gè)生產(chǎn)工藝沒(méi)有二次污染，為玉米淀粉的綜合利用提供了新途徑。

關(guān)鍵詞? ? 玉米淀粉廢水;植酸鈣;玉米漿;處理工藝

中圖分類號(hào)? ? X712? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）14-0166-01

玉米是我國(guó)北方的主要糧食作物，玉米淀粉是玉米深加工的初級(jí)產(chǎn)品，占工業(yè)玉米消費(fèi)量的50%以上。玉米淀粉在生成過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢水，直接排放會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[1]。目前，處理方法主要有化學(xué)絮凝法和生物處理法，但也面臨著處理費(fèi)用高、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高等問(wèn)題[2-3]。廢水中含有有機(jī)酸、淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、糖類等物質(zhì)，都是有價(jià)值的資源。植酸鈣是一種醫(yī)藥化工原料，能夠促進(jìn)氧合血紅蛋白中氧的釋放，促進(jìn)人體新陳代謝，有助于預(yù)防動(dòng)脈硬化、延緩衰老，廣泛應(yīng)用于食品、日化等行業(yè)[4]。因而如何低廉、高效地對(duì)玉米淀粉廢水進(jìn)行回收利用對(duì)于提高玉米產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)附加值和環(huán)境保護(hù)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本工藝將已經(jīng)給環(huán)境造成嚴(yán)重危害的玉米淀粉廢水經(jīng)過(guò)加熱、沉淀、濃縮等步驟，制備高附加值的醫(yī)藥原料植酸鈣和飼料玉米漿，對(duì)玉米淀粉廢水資源化利用進(jìn)行了有效嘗試。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗(yàn)材料

高濃度玉米淀粉廢水（密度約1.03 g/mL）、氧化鈣、氫氧化鈉、硫酸等。

1.2? ? 試驗(yàn)方法

工藝流程如下：（1）將玉米淀粉廢水加熱，使玉米蛋白變性，以沉淀的形式析出，冷至60 ℃后過(guò)濾，得濾渣1和濾液1;（2）向?yàn)V液1中先加入Ca（OH）2，攪拌30 min，使植酸沉淀為植酸鈣，然后再加入NaOH，使植酸充分沉淀，過(guò)濾，得濾渣2和濾液2;（3）將濾液2蒸發(fā)濃縮至所需濃度，然后加入濾渣1，即得玉米漿;（4）濾渣2經(jīng)干燥，即得植酸鈣樣品。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 植酸鈣沉淀工藝試驗(yàn)

從淀粉廢水中提取植酸鈣一般采用Ca（OH）2沉淀法，得到的植酸鈣中含有未溶解的Ca（OH）2等雜質(zhì)，植酸鈣的純度低，約為15%，以后的提純過(guò)程復(fù)雜;濾液直接排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。本工藝采用Ca（OH）2、NaOH分步加入法，可有效提高植酸鈣的純度，同時(shí)減少溶液中鈣離子的含量，利于下一步濃縮蒸發(fā)。本試驗(yàn)對(duì)Ca（OH）2和NaOH的加入量進(jìn)行了初步探索。取一定量的玉米淀粉廢水，加熱、過(guò)濾沉淀后，分批加入Ca（OH）2和NaOH，使溶液呈中性。

由表1可以看出，隨著Ca（OH）2加入量的增加，得到沉淀的質(zhì)量逐漸增加，沉淀中植酸鈣的含量逐漸降低，植酸鈣的質(zhì)量呈現(xiàn)先增大后又減小的趨勢(shì)。在沉淀出大部分植酸鈣的前提下，加入Ca（OH）2的量越少，溶液中Ca2+的含量越低，越有利于下一步的蒸發(fā)濃縮;綜合考慮，以150 mL玉米淀粉廢水加入1.2 g Ca（OH）2，0.23 g NaOH為宜。

2.2? ? 濾液處理試驗(yàn)

沉淀植酸鈣后的濾液容易變質(zhì)發(fā)臭，因而需要用H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH值至3.5～4.0，調(diào)節(jié)pH值的另一個(gè)好處是可以避免下一步蒸發(fā)濃縮過(guò)程中Ca2+在蒸發(fā)器上結(jié)垢。如果不用H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH值，Ca2+在蒸發(fā)器上結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致蒸發(fā)器的熱效率降低，需要經(jīng)常清洗，造成生產(chǎn)成本提高，這也是玉米淀粉企業(yè)僅僅生產(chǎn)玉米漿，而不提取植酸鈣的一個(gè)主要原因。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，上步沉淀出植酸鈣后的濾液每100 mL加入3.0 mL 3 mol/L的H2SO4可有效防止濾液變質(zhì)，同時(shí)可以有效防止Ca2+在蒸發(fā)器上結(jié)垢。

3? ? 結(jié)論

本工藝采用植酸鈣-玉米漿聯(lián)合生產(chǎn)工藝，對(duì)淀粉廢水中的植酸鈣和玉米漿同時(shí)進(jìn)行回收利用。采用Ca（OH）2和NaOH 2種沉淀劑，并分批加入，可有效提高植酸鈣的純度，并且降低濾液中Ca2+的含量。沉淀植酸鈣后的濾液加H2SO4調(diào)節(jié)pH值為4.0左右，使玉米漿不易變質(zhì)，延長(zhǎng)保質(zhì)期。本工藝經(jīng)濟(jì)效益好，社會(huì)效益顯著，而且對(duì)我國(guó)其他產(chǎn)業(yè)的廢水處理具有重要的啟發(fā)作用[5-6]。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 楊娜.玉米淀粉廢水處理[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（20）：154.

[2] 葉子，李滟臨，王愛(ài)，等.甘薯淀粉廢水營(yíng)養(yǎng)成分的提取及其免疫活性研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（22）：237-238.

[3] 李墨.UASB工藝處理玉米淀粉廢水研究報(bào)告[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（11）：36-38.

[4] 方澤華，劉慶輝.植酸鈣的提取研究[J].廣東化工，2017，44（11）：92.

[5] 谷成國(guó)，宋劍鋒.玉米深加工廢水處理工藝淺析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2008（3）：33-35.

[6] 優(yōu)化工藝組合 廢水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)新突破[N].中國(guó)環(huán)境報(bào)，2014-04-28（007）.