论文部分内容阅读
烟碱作为一种高附加值的生物碱主要存在于烟草植物中,可用于制造高效农药、食品、营养保健品、香精香料、动物饲料添加剂等,同时它的衍生物烟碱酸还可用于预防老年痴呆。然而烟草加工过程中产生的废水含有大量的烟碱,未能得到合理的利用,因此合理回收该废水中的烟碱并对其进行资源循环利用具有广阔的应用前景。本文主要研究了Ca/Mg/Al混凝剂对烟草加工废水的预处理过程、烟碱在木炭中的吸附过程以及烟碱的回收过程。Ca/Mg/Al混凝剂预处理阶段:采用响应曲线面原理,以COD去除率为指标,优化了Ca/Mg/Al混凝剂对烟草加工废水预处理的实验条件。通过Box-Behnken实验方案经Design-expert软件优化后得出最佳条件为:p H 8.2,反应时间11.3 min,Ca/Mg/Al混凝剂投加量47.8 g L-1。在该条件下COD去除率达到62%,同时色度从200倍下降到10倍。废水处理前后高效液相色谱分析结果表明Ca/Mg/Al混凝剂对烟碱无明显的去除效果,92%以上的烟碱仍滞留于废水中。沉泥红外分析表明,Ca/Mg/Al混凝剂去除废水中的COD主要为蛋白质、糖类、纤维素、半纤维素、色素以及极少的氮类化合物。烟碱在木炭中的吸附阶段:对烟碱在木炭中的吸附行为进行了详细的研究,实验结果表明Langmuir模型比Freundlich模型更适用于描述烟碱在木炭中的吸附,50℃时最大吸附量可达到32.79 mg g-1,并且在该温度下烟碱在木炭表面的覆盖率为0.275,说明大部分木炭表面没有被烟碱所覆盖。通过热力学研究表明,烟碱在木炭中的吸附是一个伴随着熵增加和吸热的自发进行的过程。将一级动力学模型、二级动力学模型、班厄姆动力学模型以及颗粒内扩散动力学模型用于描述烟碱在木炭中的吸附动力学,实验结果表明只有班厄姆动力学模型适于描述烟碱在木炭中的吸附过程。烟碱的回收阶段:烟草加工废水经过Ca/Mg/Al混凝剂预处理过后,采用木炭对预处理过的废水进行吸附。研究了木炭的投加量,溶剂的种类,液料比以及温度对烟碱的吸附和解吸效率的影响。实验结果表明当木炭的投加量为30 g L-1时继续增加投加量对烟碱的吸附效果不明显。而氯仿作为解吸溶剂,解吸效果均优于其它溶剂,且随着温度的降低解吸效率变高,在30℃时,烟碱的解吸率高达95.3%。将40 L烟草加工废水进行烟碱回收操作,最终使该废水的COD从原先的2000 mg L-1降至98 mg L-1,色度则从200倍降低到2倍。以氯仿做为解吸溶剂在常温下对烟碱进行解吸操作,蒸馏后最终得到纯度为60%的烟碱。