甘蔗糖蜜酒精论文（共3篇）
甘蔗糖蜜酒精论文 篇1
摘要：以糖厂副产物甘蔗糖蜜为原料制备改性糖蜜,研究了其助磨性能及对水泥物理性能的影响。研究结果表明:改性糖蜜对水泥具有较好的助磨性能,显著降低45μm筛筛余量;改性糖蜜使水泥的凝结时间略有延长,可显著提高各龄期的抗压强度,28 d抗压强度最多提高5.3 MPa;水泥净浆流动度也较空白样增大。
关键词：甘蔗糖蜜,改性,水泥助磨剂,葡萄糖,果糖,戊糖
甘蔗糖蜜是甘蔗制糖的副产物,其产率一般约为原料甘蔗的2.5%～3.0%。甘蔗糖蜜含糖量较高,其中含30%左右的蔗糖和20%左右的还原糖,这些糖分在目前制糖工业技术或经济核算上已不能或不适宜再用结晶方式加以回收[1]。甘蔗糖蜜的成分因甘蔗品种、种植条件、成熟程度以及制糖工艺路线、操作方法不同而有差异。糖蜜可用于生产乙醇、柠檬酸、赖氨酸、味精等精细化工产品[2],或用于生产动物饲料、水泥混凝土行业的外加剂等[3,4,5]。糖蜜因能延缓水泥水化过程,在水泥混凝土行业主要作为水泥缓凝剂[6]或水泥助磨剂[7]等。糖蜜用作混凝土外加剂时,一般先用石灰水中和,然后经喷雾干燥制粉后再使用。糖蜜与石灰水的中和与螯合过程中并没有根本改变糖蜜中减水和缓凝组分的分子或基团结构。
甘蔗糖蜜的主要成分包括蔗糖、还原糖(葡萄糖和果糖)、胶体(果胶质和树胶质)和有机酸类[1]等。甘蔗糖蜜在酸性或碱性条件下进行化学改性,其主要组分可转化为各种单糖及其衍生物或有机酸盐[8,9],如葡萄糖、果糖、葡萄糖酸钠、戊糖及有机酸盐等。本文以甘蔗糖蜜为原料进行化学改性,初步研究了改性糖蜜对水泥粉磨过程及水泥性能的影响,并探讨其作用机理,为甘蔗糖蜜在水泥混凝土行业中的高效利用提供理论参考。
1 实验
1.1 实验原料及仪器
甘蔗糖蜜:取自云南某制糖厂,典型的甘蔗糖蜜(D)及云南某制糖厂糖蜜(M)样品的成分见表1;浓硫酸:浓度95%;盐酸:浓度35%;氢氧化钠、葡萄糖、果糖、蔗糖、葡萄糖酸钠:均为分析纯;三乙醇胺:浓度85%,嘉兴金燕化工有限公司。
P·Ⅱ52.5水泥:取自南京江南小野田水泥有限公司;P·O42.5水泥、水泥熟料、矿渣、石灰石、石膏:均取自南京中联水泥有限公司。
注:表中百分数均为质量百分数;酸度是指在20 g样品中加入1mol/L NaOH溶液的体积。
HH-S2数显恒温水浴锅,85-2控温磁力搅拌器,金坛市医疗厂;pH计,pHs-3c,上海雷磁;DZF-6050真空干燥箱,上海博讯医疗设备厂。
1.2 甘蔗糖蜜的改性
取甘蔗糖蜜,预先用蒸馏水稀释为50%的溶液备用。在带搅拌桨的三口烧瓶中加入100 g甘蔗糖蜜,分别滴加浓硫酸至p H值为2,80℃搅拌反应1 h,样品记为M1;滴加盐酸至pH值为2,80℃搅拌反应1 h,样品记为M2;滴加浓硫酸至pH值为2,80℃搅拌反应1 h,然后滴加NaOH溶液至pH值为13,80℃保温反应30 min,样品记为M3;滴加盐酸至pH值为2,80℃搅拌反应1 h,然后滴加NaOH溶液至pH值为13,80℃保温反应30 min,样品记为M4。未改性处理的糖蜜样品记为M0。
1.3 助磨效果实验方法
先将水泥熟料及石膏用颚式破碎机破碎至5 mm以下,然后按比例和其它混合材混合均匀,其比例为:熟料75%、矿渣6%、石灰石5%、石膏4%。分别掺入不同剂量的添加剂,在实验磨中粉磨25 min后,分别测试粉磨后水泥样品的45μm和80μm筛余量。
1.4 水泥性能试验方法
将不同添加剂试样加入成型水中搅拌均匀,进行水泥常规物理力学性能测试,其中水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性参照GB 1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测试,水泥胶砂强度参照GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行测试,水泥净浆流动度参照GB/T 8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试。
2 实验结果及分析
2.1 改性糖蜜对水泥的助磨效果研究
以不同类型的改性糖蜜为助磨组分,研究其对水泥粉磨的助磨效果,并与不掺助磨剂的空白样及掺常规助磨组分三乙醇胺的样品作对比,实验结果见表2。
注:助磨剂掺量均为折固掺量,下同。
从表2可以看出,使用未处理糖蜜的样品M0较空白样的80μm和45μm筛余略有降低,其对水泥粉磨的助磨效果一般。而改性后的糖蜜较未处理糖蜜的45μm及80μm筛余均有降低,其中M3和M4的效果最为显著。M3和M4的80μm筛余较常规的助磨组分三乙醇胺样品高0.3%;M4样品的45μm筛余达到10.5%,优于常规助磨组分三乙醇胺样品的12.3%,这说明改性糖蜜M4粗磨阶段的助磨效果低于三乙醇胺,但是细磨阶段的助磨效果优于三乙醇胺。
2.2 改性糖蜜对水泥物理性能的影响
以不同类型的改性糖蜜作为水泥添加剂,加入水泥成型水中进行水泥常规物理力学性能检测,试验水泥为南京小野田水泥有限公司P·Ⅱ52.5水泥,测试结果见表3。
从表3可以看出,掺入改性糖蜜后,各水泥试样的标准稠度用水量较空白样基本无变化,而各水泥试样的凝结时间均有延长,初凝时间最高延长了17 min,而终凝时间最多延长了25 min。这表明经改性后,糖蜜的缓凝组分的缓凝作用增强。
缓凝类组分,如糖类及其衍生物,在合适掺量时能改变水泥水化过程、优化水泥石结构、降低水泥石的孔隙率,从而改善后期及远龄期强度[10,11]。从表3还可以看出,糖蜜经改性后各试样1 d抗压强度均降低,其中M4试样较空白样降低了1 MPa;3 d抗压强度较空白样略有增长,其中M3和M4试样分别较空白样提高了1.6 MPa和2.2 MPa;而28 d抗压强度则增长较明显,M3和M4试样分别较空白样提高了3.7 MPa和5.3 MPa。
2.3 改性糖蜜对水泥净浆流动度的影响(见图1)
从图1可以看出,掺入改性糖蜜均提高了水泥净浆流动度。其中M3和M4试样的水泥净浆流动度达216 mm,较空白样增大了11 mm,较未改性糖蜜M0试样增大了8 mm。这表明,改性糖蜜有利于提高水泥净浆流动度,这有利于改善水泥同混凝土外加剂的适应性。
2.4 不同单糖及衍生物对水泥性能的影响
为研究糖蜜改性后不同产物对水泥性能的影响,选取了葡萄糖、果糖、蔗糖、果葡糖浆(果糖与葡萄糖按1∶1的摩尔比配制)及葡萄糖酸钠,研究其对水泥性能的影响,结果见表4。
从表4可以看出,不同糖类及衍生物对水泥性能的影响差异较大。蔗糖、葡萄糖和葡萄糖酸钠对水泥的凝结时间影响较大,而果糖对凝结时间则影响相对较小;蔗糖、葡萄糖和葡萄糖酸钠有利于显著提高水泥胶砂流动度,而果糖则几乎没有影响。而葡萄糖和果葡糖浆对水泥的强度影响较大。
3 机理分析
甘蔗糖蜜的主要成分包括蔗糖、还原糖(葡萄糖和果糖)、胶体(果胶质和树胶质)和有机酸类等。蔗糖在酸性条件下受热,酸将催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖;甘蔗糖蜜中的胶体以树胶质为主,而树胶质的成分以多缩戊糖为主,在一定温度下加酸水解为戊糖。单糖如葡萄糖,在碱性条件下易被转化为葡萄糖酸,并随后被反应液中的NaOH中和为葡萄糖酸钠;而糖蜜中原来存在的有机酸类则也被中和为有机酸盐。甘蔗糖蜜改性后的产物为单糖(葡萄糖、果糖和戊糖)、单糖衍生物(如葡萄糖酸钠)及有机酸盐的混合物,结合表3可以看出,掺入单糖及单糖衍生物对胶砂抗压强度和流动度的影响优于蔗糖。
4 结语
(1)以糖厂副产物甘蔗糖蜜为原料,经合适的酸、碱改性工艺后制备高效的水泥添加剂是可行的。甘蔗糖蜜化学改性的工艺简单,投入成本低,变废为宝,在经济上及环境保护方面均有重大意义。
(2)甘蔗糖蜜经合适的化学改性工艺后,其对水泥粉磨的助磨效果显著提高,尤其是细磨阶段的助磨效果;改性糖蜜使水泥的凝结时间略有延长,显著提高各龄期强度,28 d抗压强度最多可提高5.3 MPa;水泥净浆流动度也较空白样增大。
(3)甘蔗糖蜜经改性,转变为单糖(葡萄糖、果糖和戊糖)、单糖衍生物(如葡萄糖酸钠)及有机酸盐的混合物,其对胶砂抗压强度和流动度的提高效果优于蔗糖。
参考文献
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甘蔗糖蜜酒精论文 篇2
以超声波为辅助条件,采用Fenton试剂进行催化降解糖蜜酒精废水.以废水的`COD去除率、废水脱色率为评价指标,考察了US/Fenton试剂对糖蜜酒精废水催化降解特性.实验结果表明Fenton试剂对糖蜜酒精废水具有良好的催化降解效果,超声波与Fenton试剂之间存在着协同作用.
作 者：龙锋 刘自力 秦祖赠 杨克迪 作者单位：龙锋(广西大学化学化工学院,广西,南宁,530004;南宁化工股份有限公司,广西,南宁,530022)
刘自力(广西大学化学化工学院,广西,南宁,530004;广州大学化学化工学院,广东,广州,510006)
秦祖赠,杨克迪(广西大学化学化工学院,广西,南宁,530004)
刊 名：广西轻工业 英文刊名：GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 年，卷(期)： 23(8) 分类号：X703.1 O644.3 关键词：糖蜜酒精废水 超声 Fenton试剂 降解
浅谈糖蜜酒精废水处理工艺的优劣 篇3
1) 糖蜜酒精废水处理现状和发展。目前国内外糖蜜酒精废水处理方法有浓缩干化处理, 厌氧发酵, 厌氧好氧处理, 制酵母, 氧化塘处理等。2) 糖蜜酒精行业的发展趋势。酒精是矿物能源的一种替代品, 世界各国正在大力发展可再生能源, 国际间的能源争夺更加剧烈, 再生能源代替传统矿物能源已在加速进行。中国非常重视能源战略问题, 甘蔗是光合作用很强的作物之一, 用甘蔗汁和糖蜜发酵可获得大量可再生能源酒精, 这符合我国的能源政策。糖蜜发酵酒精成本比用淀粉生产要低, 具有很强的竞争力。
2 为什么要对糖蜜酒精的废水进行处理
2.1 糖蜜酒精行业废水的危害
一个10t/d的酒精厂排出的酒精废液相当于一个25万人口城市的污水排放程度。酒精废液直接排放农田, 不仅会把庄稼烧死, 还会使土壤板结。直接作为饲料又因钾含量过高而损坏动物的消化系统, 最终导致腹泻脱水而死亡。直接或只稍加处理排放到环境中, 会对环境造成加大的危害。所以治理糖蜜酒精废水刻不容缓。
2.2 糖蜜酒精废水处理的意义
该类废水排入水体中会大量消耗水体的溶解氧, 恶化水质, 严重影响水体的利用价值。而且, 此类废水水量大, 每生产1t酒精约产生7~12t废水。我国日榨甘蔗500t以上规模的糖厂, 约有65%以上都设有糖蜜制酒精车间。全国糖蜜酒精年产量达数百万吨, 产生的废水总量是相当可观的。研究理想的糖蜜酒精废水处理技术对保护环境和地方经济可持续发展具有重要意义。
3 糖蜜酒精废水处理工艺的比较
3.1 农田灌溉法
农田灌溉法就是将糖蜜酒精废水经过简单的预处理后排入氧化塘进行厌氧发酵, 使废水变成富含N、P、K的熟液肥料, 用于农田灌溉。这种方法可使糖蜜酒精废液中含有的丰富有机质和N、P、K等元素再被农作物吸收利用, 形成自然循环过程。其应用技术关键在于适量和高效的喷淋, 在有足够的耕地面积和灌溉管网系统、能够统一使用土地的单位最为适宜 (如农场) 。缺点是需要辅设灌溉管网, 一次建设成本较高;而且长期使用会破坏土壤的结构, 使土地酸化、板结和营养元素失衡而引起肥力降低。
3.2 浓缩法
浓缩法是按照后续利用的要求, 通过蒸发提高糖蜜酒精废水的固含率。在经济发达的国家, 如美、法、英、德、意等国, 大都采用蒸发浓缩的方法处理糖蜜酒精废液, 我国许多厂家也采用了这种处理方法。浓缩处理不但可以实现废液的零排放, 还能回收资源, 治理较为彻底, 是目前国内外比较推崇的治理方法。但工艺生产设备腐蚀严重、能耗较大、干燥去水分困难、产品档次不高、市场需求量较少。
3.3 絮凝法
对糖蜜酒精废水的絮凝处理技术目前主要是采用无机絮凝剂。试验中采用了碱式氯化铝、硫酸铝、三氯化铁和聚合硫酸铁4种絮凝剂, 用石灰调节废水p H值。废水进行间歇曝气24h前后的絮凝效果有所不同。由于废水的粘度高, 经曝气降低其粘度后加絮凝剂进行处理, 废水CODCr去除率可由42%左右上升到71%左右。其中用碱式氯化铝处理效果较好, CODCr去除率可达72.4%。采用絮凝法处理此类废水具有投资省、易管理、适应性强等优点, 但出水未能达到排放标准。
3.4 好氧法
废液在氧化塘中缓慢流动, 停留时间较长, 利用塘中微生物的代谢活动使废水中的有机物降解, 待自然氧化达到排放标准后, 排入农田灌溉。为了提高氧化效率, 氧化塘可设曝气设备。
此法占地面积大, 氧化塘周围有恶臭, 同时废水的处理不彻底, COD和BOD5的去除率通常在58%以下, 远未达到排放标准。特别是在雨季, 大量的污水随雨水一起往外排, 引起周围环境的污染。
3.5 厌氧法
废水经厌氧发酵可生产沼气。一般的厌氧处理方法处理时间长而且不能使酒精废水达到排放标准。上流式厌氧污泥床 (UASB) 的出现, 改变了厌氧处理废水速度慢和效率低的缺点, 使厌氧处理大规模废水成为现实。具有处理负荷高, 运行稳定等优点。用于处理高浓度酒精废水运行约半年即可进入稳定运行期。但此反应器以及后面的沼气处理设备价格昂贵。
3.6 厌氧+好氧
先将酒精废水送入发酵池, 使厌氧微生物在池内对有机物进行分解, 发酵后的液体经絮凝处理后, 泵去好氧处理。该方法能去除废水中90%的COD和BOD5。这种技术的处理效果, 理论上能达到农田灌溉的标准, 产生的沼气可以用做糖厂锅炉的燃料。但此法工艺流程较长, 好氧处理所需的曝气池容积相当大。
4 工艺流程研究及确定
4.1 几种方法的比较
农田灌溉法占地面积大, 成本高, 长期使用破坏土壤结构;浓缩法运行费用高, 使用厂家少, 管理困难;好氧法排放不达标, 运行费用低, 资源不回收, 使用厂家多, 容易管理;厌氧法难达标, 运行费用高, 对环境影响大, 难管理;好氧+厌氧法处理效果好, 但是占地面积大, 对环境影响小;焚烧法排放达标, 运行费用较低, 对环境影响小, 难管理。好氧+厌氧法有以下优势:1) 可以彻底处理废水, 实现酒精废水零排放;2) 不仅可以处理废液, 还可以处理沉淀池中的污泥, 处理范围广;3) 处理废水规模大, 占地面积小, 运行成本低。
4.2 工艺流程的确定
要得到理想的处理效果, 实现糖蜜酒精废水治理的环境效益和经济效益相统一, 必须将两种或三种技术结合使用, 这是解决糖蜜酒精废水污染问题的根本出路。本拟采用厌氧联合好氧的处理方法。
5 结论
通过以上分析本主要针对制作糖蜜酒精排出的废水进行处理。采用了以厌氧—好氧工艺为主的处理工艺, 在糖蜜酒精废水处理中成功的得到应用。处理后排水能够达到污水排放各项标准。其中水解酸化池和A/O工艺在本中起到重要作用, 水解池的作用是将固体物质降解为溶解性的物质, 大分子物质降解为小分子物质。并且, 在较短的停留时间和相对较高的水力负荷下获得较高的悬浮物去除率。它是在常规活性污泥悬浮生长系统主流中用缺氧段和好氧段相结合, 同时去除废水中有机物和生物脱氮 (包括硝化和反硝化) 的过程。
参考文献
[1]金其荣, 金丰秋.糖蜜酒精废液综合利用与治理[J].酿酒, 2002.