專利名稱：味精母液吸附脫色材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理材料，尤其涉及一種用于味精母液吸附脫色的材料。
背景技術(shù)：
目前，在味精生產(chǎn)中，國內(nèi)外皆以發(fā)酵法為主，由于原料中含有雜質(zhì)以及設(shè)備腐蝕等因素，谷氨酸中和液中常存在狗2+、！^3+等無機(jī)色素，同時(shí)兼有蛋白質(zhì)發(fā)酵而產(chǎn)生的色素——其中以弱酸類的有機(jī)色素為主，且具有相對分子質(zhì)量較大的特點(diǎn)。在精制生產(chǎn)過程中，由于原料(谷氨酸)含有較多的色素，不可避免會帶到味精母液中，如不加以處理會嚴(yán)重影響味精的產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)有生產(chǎn)工藝中，味精精制母液采用的是活性炭粉+碳柱組合工藝，頭道母液、二道母液、三道母液均采用這種工藝。這種工藝的弊端在于運(yùn)行成本高，生產(chǎn)環(huán)境差等問題。程長平等的《納濾膜技術(shù)在味精二道母液脫色中的應(yīng)用研究》(發(fā)酵科技通訊， 2008年第37卷第4期)介紹納濾膜分離技術(shù)在味精二道母液脫色中的應(yīng)用情況，經(jīng)過納濾脫色處理的二道味精母液，透光率從處理前的46% -53%提高到處理后的78% -86%。超濾膜使用一段時(shí)間后，被截留下來的色素以及其它大分子膠體物質(zhì)等會依附在超濾膜的內(nèi)表面，使超濾膜的通量逐漸下降，嚴(yán)重的更會引起超濾膜發(fā)生堵塞，因此必須定期對超濾膜進(jìn)行沖洗以恢復(fù)膜的通量，其運(yùn)行效率受到嚴(yán)重影響。刁仕權(quán)等的《味精脫色用樹脂的研究》(江南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2005年第4 卷第2期)研究了樹脂在味精脫色中的應(yīng)用，通過6種樹脂脫色性能的比較，得出結(jié)論是 在味精母液體系中脫色，樹脂受污染較嚴(yán)重，再生性能不好。此外，王曉蘭的《有機(jī)粘土對染色廢水吸附脫色研究》(工業(yè)用水與廢水，2002年5 期)用十六烷基胺對粘土進(jìn)行改性處理制得有機(jī)粘土吸附劑，考察該吸附劑對廢水的吸附脫色效果.實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明有機(jī)粘土在廢水脫色中優(yōu)于無機(jī)粘土，但比活性炭的吸附能力稍差。膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土礦物，為層狀結(jié)構(gòu)，其晶體單元由硅氧四面體和鋁氧Λ面體按2 1比例組成，理論化學(xué)組成為Al2[AlxSi4_x01(l](0H)2。硅氧四面體和鋁氧八面體中存在陽離子(如Γ^2+、 ^3+、Μ#+、Α13+)同晶替代現(xiàn)象，當(dāng)替換陽離子為低價(jià)時(shí)， 結(jié)構(gòu)增加等當(dāng)量負(fù)電荷，由層間吸附其他陽離子來補(bǔ)償達(dá)到電荷平衡，這些離子主要有K+、 Na+，Li+，Ca2+等，這使得與其他陽離子發(fā)生交換成為可能。同時(shí)膨潤土顆粒表面因吸附水分子發(fā)生水化，水分子進(jìn)入膨潤土層間，引起膨潤土體積膨脹，比表面積顯著增大，產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附能力。陽離子交換性和吸附性是膨潤土的主要特性。國外自上世紀(jì)六七十年代就已開始研究將膨潤土運(yùn)用于環(huán)境污染控制當(dāng)中。自20世紀(jì)90年代以來，我國也開始膨潤土在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用研究。中國天然膨潤土資源豐富，價(jià)格低廉，大力開發(fā)膨潤土和改性膨潤土水處理劑具有廣泛應(yīng)用前景。由于天然膨潤土表面硅氧結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的親水性，加上層間陽離子易水解，故應(yīng)用未經(jīng)改性的膨潤土處理廢水時(shí)，吸附效果不明顯。一般用于廢水處理的膨潤土都必須經(jīng)過改性處理。膨潤土改性方法目前主要有兩種一是活化法；二是添加離子型化合物，包括無機(jī)化合物、有機(jī)化合物以及無機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性劑。經(jīng)改性后的膨潤土，其水處理效果顯著提高。用有機(jī)高聚物改性膨潤土是近年研究熱點(diǎn)，它是利用層狀膨潤土作為主體，將有機(jī)高聚物作為客體插入主體的層間制得。其中，經(jīng)季銨鹽改性劑插層復(fù)合制得的陽離子有機(jī)膨潤土，層間距增大，層間域成為疏水環(huán)境，表面電荷增加，從而吸附性能大大改善，去除水中有機(jī)物的能力比原土高幾十到幾百倍。EPI-DMA是一種含有羥基、胺基、銨離子等功能基團(tuán)的新型高效水溶性季銨鹽型陽離子聚合物，具有分子量大、正電荷密度高、高效無毒、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用廣泛的水處理劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中用于味精母液脫色的技術(shù)方案，要么運(yùn)行成本高，生產(chǎn)環(huán)境差；要么吸附能力差、運(yùn)行效率不高等的技術(shù)問題，提供一種味精母液吸附脫色材料。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種用于味精母液吸附材料，包括在第一吸附材料的外圍包裹另一種吸附材料，其特征在于所述第一種吸附材料整體具有網(wǎng)絡(luò)狀多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑范圍為小于20nm，所述另一種吸附材料整體具有模板狀多層結(jié)構(gòu)，晶層間距為 5_50nmo優(yōu)選地，本發(fā)明所述第一種吸附材料選自活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石和吸附樹脂中的一種或多種。優(yōu)選地，本發(fā)明所述第二種吸附材料選自膨潤土、蒙脫石、凹凸棒和伊利石中的一種或多種，并經(jīng)過有機(jī)表面活性劑改性處理。更優(yōu)選是采用聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽離子化改性處理。本發(fā)明復(fù)合吸附材料的吸附機(jī)理同時(shí)利用了分配吸附機(jī)理和表面吸附機(jī)理，利用外部的微觀結(jié)構(gòu)呈模板狀多層結(jié)構(gòu)的所述第二種吸附材料按分配吸附機(jī)理進(jìn)行吸附，適合于吸附較大分子體積的雜質(zhì)物質(zhì)；利用內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)多孔結(jié)構(gòu)的所述第一種吸附材料按表面吸附機(jī)理進(jìn)行吸附，適合于吸附較小分子體積的雜質(zhì)物質(zhì)。其中，本發(fā)明所述第一吸附材料，通常為多孔表面吸附材料，主要通過表面吸附機(jī)理進(jìn)行吸附，如活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石和吸附樹脂，這些多孔固體顆粒具有高比表面、微孔孔徑較小，微孔孔徑小于20nm，適于吸附小分子溶解態(tài)雜質(zhì)物質(zhì)。本發(fā)明所述第二吸附材料，主要通過分配原理進(jìn)行吸附，如改性粘土礦物材料，其物微觀結(jié)構(gòu)呈模板狀多層結(jié)構(gòu)，晶層間距為0. 96-2. 14nm。經(jīng)過有機(jī)化改性后，模板表面從原來的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷H油性，層間距提高到5-50nm。吸附是發(fā)生在吸附劑的多層模板表面，表面改性劑的長碳鏈會嵌入油和其它碳?xì)湮廴疚镱w粒中，通過庫倫力(靜電，范德華力)將其固定住。由于層狀結(jié)構(gòu)和撐大的層間間距，不易發(fā)生吸附污堵問題。由于原料中含有雜質(zhì)以及設(shè)備腐蝕等因素，味精母液中常存在 ^2+、 ^3+等無機(jī)色素，同時(shí)兼有蛋白質(zhì)發(fā)酵而產(chǎn)生的色素，其中以弱酸類的有機(jī)色素為主，且具有相對分子質(zhì)量較大的特點(diǎn)。本發(fā)明是通過在第一微孔吸附材料外圍包覆具有模板狀多層結(jié)構(gòu)的第二吸附材料而制備出的復(fù)合吸附材料，這樣在吸附過程中，先經(jīng)過具有高層間距呈開放性的層狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)改性粘土礦物吸附材料，在分配原理的作用下，較大體積色素被吸附；擴(kuò)散到吸附材料內(nèi)部的水中，只剩下溶解態(tài)小分子色素物質(zhì)，這樣就避免了其微孔發(fā)生污堵，而其大的表面可以充分發(fā)揮作用，吸附掉那些溶解態(tài)小分子色素。這種分級進(jìn)行的吸附過程，不但可以提高吸附材料吸附能力，還可以改善整個(gè)吸附劑吸附過程中的傳遞速度，提高其吸附效率。優(yōu)選地，作為本發(fā)明所述第二種吸附材料的膨潤土、蒙脫石、凹凸棒和伊利石等的粘土礦物材料，是采用聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽離子化改性處理。研究結(jié)果表明，陽離子型、聚合物結(jié)構(gòu)的聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺具有優(yōu)秀的絮凝效果。一般來說，陽離子度越高，分子量越大，聚合物的絮凝效果越好。聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺的絮凝機(jī)理是電中和及吸附架橋兩種作用機(jī)理的結(jié)合。綜合研究結(jié)果表明，聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺是一種高效多功能的有機(jī)絮凝劑。味精母液中除了含有大量色素成份外，還有大量的膠體、懸浮物，包括谷氨酸與 Fe2+、Ca2+、Mg2+等合成的化合物、絡(luò)合物和鰲合物以及焦谷氨酸。本發(fā)明采用聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽離子化改性處理的所述第二種吸附材料，如膨潤土、蒙脫石、凹凸棒和伊利石等的粘土礦物材料，不但對味精母液中的色素物質(zhì)具有良好的吸附作用，而且還對母液中的膠體、懸浮物具有良好的絮凝作用。因此，根據(jù)本發(fā)明的味精母液吸附材料，有機(jī)負(fù)載量為100 200mg/g左右，比表面積為20 100m2/g，對味精母液色素的脫除后母液的透光度達(dá)90%以上，膠體、懸浮物去除率達(dá)90%以上。本發(fā)明方法具有設(shè)計(jì)合理、工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，制得的聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽離子膨潤土產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、吸附性能優(yōu)良，在對味精母液的脫色吸附處理方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。


附圖1是采用本發(fā)明吸附材料的性能評價(jià)工藝示意圖。附圖標(biāo)記說明1、味精母液水箱；2、截止閥；3、蠕動泵；4、流量計(jì)；5、吸附柱；6、
截止閥。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。但其并不能理解為是對本發(fā)明的限制。實(shí)施例1 按照以下步驟制備本發(fā)明的吸附材料1、按照鈉基膨潤土的陽離子可交換量(摩爾數(shù))與聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺的摩爾數(shù)比為1 1的比例，將41克聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺(購自淄博三?；ら_發(fā)有限公司)和53 克鈉基膨潤土(購自浙江豐虹粘土化工有限公司)，加入到三口燒瓶中，并加入300毫升的去離子水，保持溫度為90°C，攪拌混合物使其反應(yīng)2小時(shí)，獲得漿狀產(chǎn)物；2、將制備的漿狀產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至燒杯中，將20-30目的活性炭顆粒(江蘇溧陽市南方活性炭廠ZJ-238)加入其中，使活性炭顆粒被上述漿狀物完全包覆；
3、在130°C下，將步驟2所得產(chǎn)品干燥4小時(shí)，制備得到本發(fā)明的球形包覆形式的 8-30目吸附材料。所制備的本發(fā)明球形包覆形式的吸附材料，其由內(nèi)核的活性炭和包覆在該內(nèi)核活性炭外部的改性礦物材料鈉基膨潤土構(gòu)成，外觀呈乳白色粉狀固體，有機(jī)負(fù)載量為100 200mg/g左右，比表面積為20 100m2/g。實(shí)驗(yàn)例1按照圖1所示的流程，采用層析柱評價(jià)方法測定吸附材料的吸附能力和效果。層析柱5材料為玻璃，直徑3厘米，長70厘米。具體步驟如下1、將實(shí)施例1所制備所得的8-30目本發(fā)明復(fù)合吸附材料裝填到層析柱5中；2、使蠕動泵3通電，打開截至閥2，使用蠕動泵3將味精母液箱1中油含量為 IOOOppm的測試水溶液經(jīng)過流量計(jì)4，從層析柱5上部壓入，經(jīng)過吸附柱5吸附處理后的水流經(jīng)過截止閥6排出；并使其從層析柱5下部流出，控制水溶液流量使其在吸附劑床層的停留時(shí)間為8到10分鐘。3、定時(shí)分別在層析柱5上部進(jìn)液口和下部出液取水樣，分別采用GB 11901規(guī)定的方法測定溶液的懸浮物濃度，采用紫外分光度法(紫外可見分光光度計(jì)型號是752N，上海精密科學(xué)儀器有限公司)進(jìn)行濃度分析，分別檢測層析柱中加入10-20目活性炭和實(shí)施例 1的8-30目本發(fā)明復(fù)合吸附材料時(shí)，各自的進(jìn)水油含量和出水中油含量。計(jì)算結(jié)果見表1。表 權(quán)利要求
1.一種用于味精母液吸附脫色的材料，包括在第一吸附材料的外圍包裹另一種吸附材料，其特征在于所述第一種吸附材料整體具有網(wǎng)絡(luò)狀多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑范圍為小于20nm，所述另一種吸附材料整體具有模板狀多層結(jié)構(gòu)，晶層間距為5-50nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于味精母液吸附脫色的材料，其特征在于所述第一種吸附材料選自活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石和吸附樹脂中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于味精母液吸附脫色的材料，其特征在于所述第二種吸附材料選自膨潤土、蒙脫石、凹凸棒和伊利石中的一種或多種，并經(jīng)過有機(jī)表面活性劑改性處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于味精母液吸附脫色的材料，其特征在于所述第二種吸附材料是采用聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽離子化改性處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種用于味精母液吸附脫色的材料，其特征在于所述味精母液吸附脫色材料的有機(jī)負(fù)載量為100 200mg/g，比表面積為20 100m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種用于味精母液吸附脫色的材料，其特征在于所述味精母液吸附脫色材料對味精母液色素的脫除后母液的透光度達(dá)90%以上，膠體、懸浮物去除率達(dá)90%以上。
7.一種用于味精母液吸附脫色的材料的制備方法，按照以下步驟制備本發(fā)明的吸附材料1)按照鈉基膨潤土的陽離子可交換量(摩爾數(shù))與聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺的摩爾數(shù)比為 1 1的比例，加入到三口燒瓶中，并加入300毫升的去離子水，保持溫度為90°C，攪拌混合物使其反應(yīng)2小時(shí)，獲得漿狀產(chǎn)物；2)將制備的漿狀產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至燒杯中，將20-30目的活性炭顆粒加入其中，使活性炭顆粒被上述漿狀物完全包覆；3)在130°C下，將步驟2所得產(chǎn)品干燥4小時(shí)，制備得到本發(fā)明的球形包覆形式的8-30 目吸附材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于味精母液吸附脫色的材料的制備方法，其特征在于所制備味精母液吸附脫色材料的有機(jī)負(fù)載量為100 200mg/g，比表面積為20 100m2/g。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于味精母液吸附脫色的材料的制備方法，其特征在于所制備味精母液吸附脫色材料對味精母液色素的脫除后母液的透光度達(dá)90%以上，膠體、 懸浮物去除率達(dá)90%以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于味精母液吸附脫色的材料，包括在第一吸附材料的外圍包裹另一種吸附材料，其特征在于所述第一種吸附材料整體具有網(wǎng)絡(luò)狀多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑范圍為小于20nm，所述另一種吸附材料整體具有模板狀多層結(jié)構(gòu)，晶層間距為5-50nm。本發(fā)明味精母液吸附脫色材料的有機(jī)負(fù)載量為100～200mg/g，比表面積為20～100m2/g對味精母液色素的脫除后母液的透光度達(dá)90％以上，膠體、懸浮物去除率達(dá)90％以上。
文檔編號B01J20/28GK102476047SQ20111003565
公開日2012年5月30日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者楊希 申請人:湖州欣和環(huán)境科技有限公司