海藻化工以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺研究

doi:10.11962/1006-4990.2019-0540

无机盐工业 ›› 2020, Vol. 52 ›› Issue (9): 37-42.doi: 10.11962/1006-4990.2019-0540

海藻化工以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺研究

苗钧魁^1,^2,³(),于跃芹¹()

1.青岛科技大学化学与分子工程学院,山东青岛 266042
2.中国水产科学研究院黄海水产研究所,农业农村部极地渔业开发重点实验室
3.青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋药物与生物制品功能实验室

收稿日期:2020-03-25 出版日期:2020-09-10 发布日期:2020-09-27
通讯作者: 于跃芹
作者简介:苗钧魁（1983— ）,男,博士研究生,助理研究员,研究方向为海藻加工与综合利用;E-mail： miaojk@ysfri.ac.cn。
基金资助:
青岛市市南区科技发展资金项目(2016-3-005-ZH);中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(2017RC-YJ01);青岛市民生科技计划项目(17-3-3-59-nsh)

Study on a new calcification process using Ca（OH）₂ as calcification agent in seaweed chemical industry

Miao Junkui^1,^2,³(),Yu Yueqin¹()

1. College of Chemistry and Molecular Engineering,Qingdao University of Science and Technology,Qingdao 266042,China
2. Yellow Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences
3. Marine Biology and Biotechnology Laboratory,Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology（Qingdao）

Received:2020-03-25 Online:2020-09-10 Published:2020-09-27
Contact: Yu Yueqin

摘要/Abstract

摘要：

研究了海藻化工中以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺,使用氢氧化钙+氯化钙作为褐藻酸钠的钙化剂替代传统的单一氯化钙。确定的双钙钙化工艺条件：每升褐藻酸钠胶液（褐藻酸钠质量浓度为2.5 g/L）,添加氯化钙溶液29.0 mL（质量分数为5%）,添加氢氧化钙溶液13.75 mL（质量分数为5%）,复合钙化剂中氯化钙与氢氧化钙物质的量比为1.19∶1。与传统工艺相比,新型钙化工艺褐藻酸钠的产率未有明显变化,得到的褐藻酸钠粘度稍有降低,粘度由275.1 mPa·s降低至241.3 mPa·s;氯化钙使用量降低40%以上,总钙添加量减少19%。双钙钙化工艺实现了对钙化废水的再利用,废水中钙质量浓度经处理由483 mg/L降到20 mg/L左右,电导率由6.84 mS/cm降至4.28 mS/cm;经脱钙处理的钙化废水回用后对产品褐藻酸钠的产率和粘度没有显著影响。新工艺操作简单,不仅有效减少了钙化废水中离子的引入,同时可以实现低成本地脱钙,脱钙后的废水可以作为冲稀水回收利用,减少了水资源的消耗,为海藻化工行业的减排提供了一条新的工艺途径。

关键词: 海藻化工, 褐藻酸钠, 钙化工艺, 钙化废水, 废水回用

Abstract:

A new calcification process in seaweed chemical industry was studied using Ca（OH）₂as the calcifying agent.A composite of CaCl₂ and Ca（OH）₂ was used as calcifying agent for sodium alginate instead of traditional CaCl₂.The deter-mined double-calcium calcification process conditions were：per liter of sodium alginate glue（alginate sodium mass concen-tration was 2.5 g/L）,the adding amount of 5%（mass fraction） CaCl₂ solution was 29.0 mL,the adding amount of 5%（mass fraction） Ca（OH）₂ solution was 13.75 mL and the amount-of-substance ratio of CaCl₂ to Ca（OH）₂ in the composite calcify-ing agent was 1.19:1.Compared with the traditional process,the new calcification process did not change the yield of sodium alginate significantly,but decreased the viscosity of the obtained sodium alginate slightly from 275.1 mPa·s to 241.3 mPa·s.The adding amount of CaCl₂ was reduced by more than 40%,and the amount of total calcium ions added was reduced by 19%.The double-calcium calcification process realized the reuse of calcification wastewater,in which the mass concentration of calcium was reduced from 483 mg/L to about 20 mg/L and the electrical conductivity was reduced from 6.84 mS/cm to 4.28 mS/cm after decalcification treatment.The treated calcification wastewater reused as process water did not significantly affect the yield and viscosity of the sodium alginate product.The new process is simple in operation,not only effectively reducing the introduction of ions in the calcification wastewater,but also realizing low-cost decalcification treatment,and the decalcified wastewater would be able to be reused as process water that provides a feasible way to reduce the water consumption in the seaweed chemical industry.

Key words: seaweed chemical industry, sodium alginate, calcification process, calcification wastewater, wastewater reuse

中图分类号:

X703

苗钧魁,于跃芹. 海藻化工以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(9): 37-42.

Miao Junkui,Yu Yueqin. Study on a new calcification process using Ca（OH）₂ as calcification agent in seaweed chemical industry[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(9): 37-42.

图/表 9

图1

表1 复合钙化剂中CaCl2和Ca（OH）2添加比例">

表1

图2

图3

图4

表2

表3

图5

表4

参考文献 19

[1]	刘永强, 宋心远. 海藻酸钠的改性及印花性能探讨[J]. 染整技术, 2000(1):38-41.
[2]	Lordan S, Ross R P, Stanton C. Marine bioactives as functional food ingredients:potential to reduce the incidence of chronic diseas-es[J]. Marine Drugs, 2011,9(6):1056-1100. pmid: 21747748
[3]	Mazumder A, Holdt S L. Extraction of alginate from Sargassum mu-ticum:process optimization and study of its functional activities[J]. Journal of Applied Phycology, 2016,28(6):3625-3634.
[4]	Thakur S, Sharma B, Verma A, et al. Recent progress in sodium al-ginate based sustainable hydrogels for environmental applica-tions[J]. Journal of Cleaner Production, 2018,198:143-159.
[5]	Liu J, Yang S Q. Alginate oligosaccharides:production,biological activities,and potential applications[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2019,18(6):1859-1881.
[6]	Cikoš A M, Jokic S, Šubaric D, et al. Overview on the application of modern methods for the extraction of bioactive compounds from marine macroalgae[J]. Marine Drugs, 2018,16(10):348.
[7]	薛德明, 于品早, 张国防, 等. 膜技术处理褐藻酸钠废水[J]. 膜科学与技术, 2003,23(4):47-50.
[8]	欧阳秀欢, 陈国华. Fenton试剂处理褐藻胶生产废水[J]. 水处理技术, 2005,31(4):56-59.
[9]	单宝田, 赵中华, 胡立阁, 等. 海洋褐藻胶生产废水的絮凝-氧化处理研究[J]. 海洋科学, 2002,26(11):31-34.
[10]	黄瑞华, 陈国华, 朱红芳, 等. 荷正电纳滤膜在褐藻酸钠生产废水中的应用[J]. 功能材料, 2010,41(12):2190-2193.
[11]	Li G, Zhang Z. Anaerobic biological treatment of alginate produc-tion wastewaters in a pilot-scale expended granular sludge bed re-actor under moderate to low temperatures[J]. Water Environment Research:A Research Publication of the Water Environment Fe-deration, 2010,82(8):725-732.
[12]	李克勋, 近藤和史, 张振家. 高浓度褐藻酸钠生产废水处理工程设计[J]. 城市环境与城市生态, 2003(2):65-66.
[13]	胡立阁. 絮凝-氧化-吸附工艺处理海洋褐藻胶生产废水研究[D]. 青岛:中国海洋大学, 2004.
[14]	牛清山, 袁涛, 王婧雯, 等.双膜法深度处理褐藻化工废钙水的系统和方法：中国,106977007A[P]. 2017-07-25.
[15]	苗钧魁, 祝春英, 于跃芹, 等. 碳酸钙作为褐藻酸钠钙化剂的应用研究[J]. 无机盐工业, 2018,50(12):60-63.
[16]	苗钧魁, 冷凯良, 殷邦忠, 等.一种褐藻化工废钙水新型综合利用工艺：中国,103058429A[P].2013 -04-24.
[17]	苗钧魁, 贾福强, 冷凯良, 等. 电渗析脱盐在褐藻胶废钙水处理上的应用研究[J]. 水处理技术, 2013,39(6):94-98,104.
[18]	贾福强, 苗钧魁, 于跃芹, 等. 响应面法优化电渗析处理褐藻酸钠废水工艺[J]. 环境工程学报, 2014,8(3):1041-1045.
[19]	苗钧魁, 冷凯良. 一种海藻化工褐藻胶液双钙钙化提取及废水循环回用工艺：中国,106699919A[P]. 2017-05-24.

序号	CaCl₂溶液			Ca（OH）₂溶液			m （总Ca²⁺）/g
序号	V（CaCl₂溶液）/mL	m（CaCl₂）/g	m（Ca²⁺）/g	V[Ca（OH）₂溶液]/mL	m[Ca（OH）₂]/g	m（Ca²⁺）/g	m （总Ca²⁺）/g
1	2	0.1	0.036	13.4	0.670	0.362	0.398
2	4	0.2	0.072	12.0	0.600	0.324	0.396
3	6	0.3	0.108	10.7	0.535	0.289	0.397
4	8	0.4	0.144	9.4	0.470	0.254	0.398
5	10	0.5	0.180	8.0	0.400	0.216	0.396
6	12	0.6	0.216	6.7	0.335	0.181	0.397

钙化工艺	5%CaCl₂溶液添加量/mL	5%Ca（OH）₂溶液添加量/mL	褐藻酸钠质量/ g	褐藻酸钠粘度/ mPa·s	钙化废水 ρ（Ca²⁺）/（mg·L^-1）	电导率/ （mS·cm^-1）	pH
传统工艺	22.0	0.0	0.95±0.4	275.1±6.2	857.7±9.2	8.17±0.28	8.56±0.15
新型工艺	11.6	5.5	0.94±0.3	241.3±4.9	483.0±5.8	6.84±0.34	11.75±0.21

钙化工艺	褐藻酸钠胶液体积/mL	5%CaCl₂溶液添加量/mL	5%Ca（OH）₂溶液添加量/mL	通入CO₂后钙化废水ρ（Ca²⁺）/（mg·L^-1）	通入CO₂后钙化废水电导率/（mS·cm^-1）	添加碳酸钠后钙化废水ρ（Ca²⁺）/（mg·L^-1）	添加碳酸钠后电导率/（mS·cm^-1）
传统工艺	400	22.0	—	—	—	22.2	8.14
新型工艺	400	11.6	5.5	170.2	4.5	21.1	4.28

项目	褐藻酸钠干基质量/g	褐藻酸钠粘度/mPa·s
清水稀释的胶液	0.93±0.03	238.5±12.3
双钙钙化废水回用稀释的胶液	0.92±0.04	230.1±9.8
传统钙化废水回用稀释的胶液	0.85±0.08	232.4±3.3

首页

全国无机盐信息中心

中国化工学会

无机酸碱盐专业委员会

海藻化工以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺研究

Study on a new calcification process using Ca（OH）₂ as calcification agent in seaweed chemical industry

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 19

相关文章 10

Metrics

本文评价

推荐阅读 10

[1]	雷少成,李玉林. DTNF膜对煤化工HERO高盐废水的分盐实验研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(9): 84-87.
[2]	张小东，赵飞燕，王永旺，陈东. 废水除氟技术研究现状[J]. 无机盐工业, 2019, 51(12): 6-9.
[3]	刘国旺,周晓军,张世春,杨尚明,董守龙,李斌寿. 提锂母液有用资源回收利用的方法及相图分析[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 38-40.
[4]	潘磊,许飞龙,李建楠,李龙涛,夏明强,戴家生. 油田水制备电池级碳酸锂研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 41-44.
[5]	孙凤娟,刘万超,闫琨,鄂以帅. 离子交换树脂法去除脱硫废水中氯离子的研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 45-48.
[6]	姜科,周康根. 结晶法从含氟废水中合成粗颗粒冰晶石[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 53-56.
[7]	陈侠,白凤霞,史亚鹏,董思成,廖恩鑫,李颖,苗淑兰. 煤化工高盐废水复分解法制备硫酸钾实验研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 57-61.
[8]	苏双青, 传秀云, 马鸿文. 鸟粪石结晶法回收氮磷及其用作缓释生态肥研究[J]. 无机盐工业, 2016, 48(12): 58-.
[9]	王国平, 李爱琴, 徐旭辉, 钱雪明, 张晓红, 周转忠, 王丽佳, 鲍志娟, 任海河. 含氟芳香烃副产氯化氢综合处理及工程应用[J]. 无机盐工业, 2016, 48(6): 45-.
[10]	王琤, 李风亭, 吴胜举, 张冰如. Fenton试剂-改性粉煤灰处理苯酚废水的研究[J]. 无机盐工业, 2011, 43(3): 50-.

首 页

海藻化工以氢氧化钙作为钙化剂的新型钙化工艺研究

Study on a new calcification process using Ca（OH）2 as calcification agent in seaweed chemical industry

RichHTML

PDF (PC)

可视化

引用本文

使用本文

首页

Study on a new calcification process using Ca（OH）₂ as calcification agent in seaweed chemical industry