[发明专利]马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂的制备及在处理马铃薯淀粉加工废水中的应用

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种马铃薯淀粉加工下脚料自循环利用技术，尤其涉及一种马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂的制备方法；本发明同时还涉及该马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂在处理马铃薯淀粉加工废水中的应用。

背景技术

马铃薯由于其产量大，适应性强，是一种全球广泛种植的农作物。马铃薯淀粉是重要的食品、农业、养殖业及工业原料。但是马铃薯淀粉在生产过程中，平均每生产1吨淀粉需要消耗6.5吨左右的马铃薯，排放20吨左右的废水，5吨左右的薯渣。据农业部现代农业产业技术体系马铃薯贮藏加工研究岗位专家调查，目前我国马铃薯种植面积已达500hm²，产量超过8000万吨，国内与马铃薯相关的加工企业已有5000多家，同时，每年因马铃薯加工而排放的酸性高浓度有机废水达2000多万吨。已有研究表明，马铃薯淀粉加工废水主要含有溶解性淀粉、各种蛋白质和氨基酸等营养物质，具有高浊度和高浓度的特点，如果不加处理直接排放会导致严重的环境污染和资源浪费。

马铃薯渣是马铃薯淀粉生产过程中的胶体废弃物。主要含有水、细胞碎片、残余淀粉颗粒和薯皮细胞或细胞结合物。其化学成分主要包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、游离氨基酸、寡肽、多肽和灰分等，其中的残余淀粉含量高达37％（以干基计），纤维素、果胶含量也较高，分别达到3l％和17％（以干基计）。

马铃薯鲜薯渣中含水量高达90％左右，其水分被嵌入在残余完整细胞中，需要通过细胞膜交换到外界去，从而表现出典型胶体的理化特性，因此不具备液态流体性质。可根据胶体的一些化学特性实施有针对性的处理。凯氏定氮法显示，马铃薯渣中含蛋白质0.83％，可为生物的生长繁殖提供丰富的氮源。

对于薯渣的利用，国内外许多学者做了多方面的尝试，其中包括：1、生产马铃薯渣高蛋白饲料；2、提取膳食纤维；3、提取果胶；4、发酵生产有机物（例如草酸）；5、生产可降解塑料可降解化工原料；6、沼气开发。总体来说，目前对于马铃薯渣的开发主要包括发酵法、理化法和混合法。发酵法是采用马铃薯渣作为培养基，引入微生物进行发酵，以获得各种发酵产物；理化法是用物理、化学和酶法对薯渣进行处理或从薯渣中提取有效成分；混合法是把酶处理和发酵两种方法综合起来。

目前国内处理马铃薯加工废水用的是生化处理法（活性去污法），但这种办法对水温要求严格，一般要达到15℃以上，而一般马铃薯淀粉加工期在初冬才开始，水温根本达不到要求；二是生产期短，企业配套处理设施不划算；三是排放量大，污染物浓度高也是处理的一个难点。

除了技术因素制约外，处理污水设备投资高也是让生产者望而却步的一个原因。例如有淀粉生产厂家曾做过考察，建设一个日处理5000吨废水的处理站，仅建设费用就在1200万元以上，处理1吨废水的成本在1.5元以上。由于建设成本和处理费用高，该淀粉厂放弃了投资。因此，开发一种成本低廉、能够直接物理吸附且能够运用到传统污水处理设备上的马铃薯加工废水吸附剂具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对马铃薯淀粉加工过程中产生的马铃薯废渣的利用和废水的处理中存在的问题，提供一种马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂的制备方法。

本发明的另一目的是提供该马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂在在处理马铃薯淀粉加工废水中的应用。

（一）马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂的制备

本发明马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂的制备，是将坡缕石黏土粉末和马铃薯渣以1:0.5~1:5的质量比，超声分散于水中形成质量浓度为5%~20%的浆料；然后将浆料转移至水热反应釜中，于120℃~200℃，炭化反应6~48h；炭化反应结束后，产物经自然冷却、洗涤，于50~70℃下烘干，粉碎，得到马铃薯废渣/坡缕石复合吸附剂。

所述坡缕石黏土粉末的粒度不小于200目。

下面通过红外图谱，XRD及扫描电镜等对上述制备的复合材料的结构及形貌进行分析。

（1）扫描电镜分析