淺析BAC-膨潤(rùn)土在蔗汁中的實(shí)驗(yàn)研究

1、淺析BAC-膨潤(rùn)土在蔗汁中的實(shí)驗(yàn)研究        文章標(biāo)題：淺析BAC-膨潤(rùn)土在蔗汁中的實(shí)驗(yàn)研究摘要用芐基二甲基十四烷基氯化銨（BAC）對(duì)天然膨潤(rùn)土進(jìn)行改性，制得BAC-膨潤(rùn)土。用BAC-膨潤(rùn)土澄清蔗汁，研究其在提高純度及去色率的影響因素及適宜條件。實(shí)驗(yàn)表明，BAC-膨潤(rùn)土對(duì)蔗汁澄清有顯著的效果，明顯提高了純度及降低了色素。本研究為改性膨潤(rùn)土在蔗汁澄清方面的研究提供了有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞膨潤(rùn)土；芐基二甲基十四烷基氯化銨；蔗汁StudyonthetreatmentofsugarjuiceusingBAC-ben

2、toniteChenYao,SunWeidong,SunXiao,SunXiaoxueandZhangYehui,(LightIndustryandFoodEngineeringCollege,GuangxiUniversity,Nangning530004China)Abstract：Bentoniteismodifiedwithbenzyldimethyltetradecylammoniumchloride(BAC).ThenBAC-bentoniteisexaminedforitsabilitytoimprovepuredegreeandcolorfromsugarjuice.There

3、sultindicatesthattheefficiencyofBAC-bentonitehasbeenenhancedobviously.Thisresearchmayprovidevaluabledateforbentonitesmodificationanditsapplicationintreatingsugarjuice.Keywords：Bentonite，Benzyldimethyltetradecylammoniumchloride，Sugarjuice引言澄清過(guò)程是制糖工藝中最重要的一環(huán)。如何最有效的澄清蔗汁，是制糖工作者致力解決的問(wèn)題。在我國(guó)現(xiàn)階段，糖廠一般采用的澄清方法是

4、石灰法及亞硫酸法，其蔗汁澄清過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)膠體化學(xué)的過(guò)程，引起膠體聚沉的方法主要是通過(guò)添加電解質(zhì)、改變溫度或濃度等1。但是這兩種方法都有其自己的不足之處2。膨潤(rùn)土具有較高的陽(yáng)離子交換容量及良好的吸附性能，為其在環(huán)保及其他領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)膨潤(rùn)土在廢水及果汁處理方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛3。用膨潤(rùn)土處理具有制備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、可同時(shí)除去多種污染物、去除效率高特點(diǎn)，因此其具有廣闊的應(yīng)用前景463。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于天然及改性膨潤(rùn)土對(duì)廢水處理的研究較多5，而對(duì)其在在蔗汁上的研究報(bào)導(dǎo)很少。用不同種類(lèi)的表面活性劑改性膨潤(rùn)土，已成為當(dāng)前科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。用芐基二甲基十四烷基氯化銨（

5、BAC）對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性464，筆者用BAC-膨潤(rùn)土對(duì)蔗汁進(jìn)行處理，取得良好的效果。本研究為改性膨潤(rùn)土在蔗汁澄清中應(yīng)用研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為膨潤(rùn)土在蔗汁澄清的應(yīng)用開(kāi)拓了一個(gè)新的領(lǐng)域。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)材料與試劑鈣鈉質(zhì)膨潤(rùn)土為浙江臨安產(chǎn)，主要成分為蒙脫石，陽(yáng)離子交換容量（CEC）為1.00mmol/g,比表面積76.0m2/g。主要化學(xué)成分：SiO280.7,Al2O38.5,Fe2O31.9,MgO4.0,CaO1.1,Na2O2.7和k2O1.06。芐基二甲基十四烷基氯化銨為分析純。實(shí)驗(yàn)所用蔗汁（混合汁）取自廣西鳳山糖廠。1.2主要儀器及藥品121儀器320PHmeter酸度計(jì)，HJ3-恒

6、溫磁力攪拌器，阿貝折光儀(WAY-2SABBEREFRACTACTOMETER)，721-100型分光光度計(jì)，WZZ-T2旋光儀，電熱恒溫玻璃水浴鍋，微孔膜過(guò)濾器(150MM孔徑0.45m)，HANCPINCFA2004分析天平（0.1mg），DJ1000型電子精密天平，可調(diào)式電爐，微波爐，標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩（200目300目），800B型離心機(jī)，101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱。122藥品亞硫酸，磷酸溶液，石灰乳，0.05mol/L的鹽酸，0.05mol/L氫氧化鈉溶液，糖用堿性醋酸鉛（均為分析純A.R），150g/L氫氧化鈉。1.3BAC-膨潤(rùn)土的制備用蒸餾水將BAC配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5的溶液200mL

7、,往溶液中加入100g膨潤(rùn)土，混合均勻，在107r/min的攪拌速度和50左右的條件下水浴加熱2h,真空抽濾，用蒸餾水洗滌沉淀至濾液無(wú)氯離子（用AgNO3指示劑檢驗(yàn)），在90左右烘干，在110下活化1h，研磨后過(guò)篩（250目），即得BAC-膨潤(rùn)土7。1.4對(duì)蔗汁澄清的處理方        法及步驟a.對(duì)BAC:混合汁加磷酸預(yù)灰（石灰乳）一次加熱硫熏中和（石灰乳 BAC-膨潤(rùn)土）二次加熱加絮凝劑沉降過(guò)濾清汁b.對(duì)原土：混合汁加磷酸預(yù)灰（石灰乳）一次加熱硫熏中和（石灰乳 膨潤(rùn)土）二次加熱加絮凝劑沉降過(guò)濾清汁c.對(duì)傳統(tǒng)亞

8、硫酸法：混合汁加磷酸預(yù)灰（石灰乳）一次加熱硫熏中和（石灰乳）二次加熱加絮凝劑沉降過(guò)濾清汁2結(jié)果與討論2.1改性前后膨潤(rùn)土的層間距變化膨潤(rùn)土的主要成分為蒙脫石，而蒙脫石是由兩層硅氧四面體中間夾一層鋁（鎂）氧八面體組成的2：1型黏土礦物。由于同晶置換作用，層間有水分子及其他交換性陽(yáng)離子（H 、K 、Na 、Ca2 、Fe2 、Mg2 等）存在。用陽(yáng)離子表面活性劑改性膨潤(rùn)土?xí)r，有機(jī)陽(yáng)離子可與膨潤(rùn)土層間的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子交換，形成以離子鍵為主的有機(jī)復(fù)合物8。X衍射分析結(jié)果表明，經(jīng)BAC改性后膨潤(rùn)土的層間距同1.4607nm增大至2.7732nm。說(shuō)明BAC已進(jìn)入膨潤(rùn)土的層狀結(jié)構(gòu)中，使層間距增大。2.2BAC

9、-膨潤(rùn)土處理蔗汁時(shí)的影響因素從資料及單因子實(shí)驗(yàn)可知：主要有三個(gè)因素影響蔗汁的澄清：膨潤(rùn)土加入量、PH值、反應(yīng)時(shí)間。溫度在100時(shí)的根據(jù)單因素水平試驗(yàn)表明：當(dāng)pH值增大時(shí)，蔗汁會(huì)被還原而發(fā)生美拉德反應(yīng)，色值加大;而當(dāng)pH值降低時(shí)，蔗糖會(huì)被氧化，導(dǎo)致糖份減少。所以選擇中性條件最佳。另外，試驗(yàn)也表明，反應(yīng)時(shí)間不能太長(zhǎng)或太短，現(xiàn)選擇30分鐘左右。且當(dāng)加入量大于3.0g/L時(shí)，已經(jīng)沒(méi)有什么效果了。現(xiàn)在采用三水平三因子建立正交試驗(yàn)表L9（33）：表正交試驗(yàn)因素水平表L9（33）水平因素123膨潤(rùn)土加入量(g/L)1.52.02.5pH值678反應(yīng)時(shí)間(min)203040表L9（34）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)號(hào)反

10、應(yīng)時(shí)間(min)(A)pH值(B)膨潤(rùn)土加入量（g/L）(C)純度色值120601587.7677220702089.1653320802587.6,806430602089.6681530702591.0613630801587.2830740602588.5768840701590.3725940802088.9840純度K188.13388.60088.400總和T=799.9總和T=6593K289.26790.13389.200K389.23387.90089.033R1.1342.2330.800色值K1712.000708.667744.000平均值之和Y=88.878平均值之和

11、Y=732.556K2708.000663.667724.667K3777.667825.333729.000R69.667161.66619.333由極差分析可知，對(duì)于純度及色值來(lái)說(shuō)，pH值對(duì)兩者的影響最大，影響最小的也都是膨潤(rùn)土加入量。從表中我們可以看出對(duì)純度來(lái)說(shuō)最優(yōu)的組合為：A2B2C2，對(duì)色值來(lái)說(shuō)色值最優(yōu)的組合為：A2B2C2。這說(shuō)明A2B2C2是能使純度及色值達(dá)到最佳效果的組合，因此我們?nèi)2B2C2這樣的一個(gè)組合。即反應(yīng)時(shí)間為30min，pH值為7.0，BAC-膨潤(rùn)土加入量為2.0g/L.在這種條件下，能夠得到較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。23BAC-膨潤(rùn)土與原土及傳統(tǒng)亞硫酸法對(duì)蔗汁處理效果的比

12、較用上述實(shí)驗(yàn)得到的適宜實(shí)驗(yàn)條件，使用傳統(tǒng)亞硫酸法及BAC-膨潤(rùn)土、原土處理蔗汁的效果比較見(jiàn)表。表傳統(tǒng)亞硫酸法及BAC-膨潤(rùn)土處理蔗汁的效果比較項(xiàng)目純度色值BAC-膨潤(rùn)土90.6648傳統(tǒng)亞硫酸法88.7915天然膨潤(rùn)土87.1963可見(jiàn)，經(jīng)芐基二甲基十四烷基氯化銨（BAC）改性后的膨潤(rùn)土對(duì)蔗汁的處理效果比原土及傳統(tǒng)亞硫酸法有顯著的提高，純度提高了23個(gè)百分點(diǎn)，色值明顯下降。3結(jié)論（1）經(jīng)芐基二甲基十四烷基氯化銨（BAC）改性后，膨潤(rùn)土層間由1.4607nm增至2.7732nm，說(shuō)明BAC已進(jìn)入層狀結(jié)構(gòu)中。（2）BAC-膨潤(rùn)土較原土及傳統(tǒng)亞硫酸法對(duì)蔗汁色度的去除率都有顯著提高。（3）當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為

13、30min，pH值為7.0，BAC-膨潤(rùn)土加入量為2.0g/L.在這種條件下，蔗汁的澄清效果達(dá)到最佳，純度提高了23個(gè)百分點(diǎn)，色值也明顯下降。參考文獻(xiàn)1廣東省糖業(yè)食品公司，蔗汁亞硫酸法澄清，輕工業(yè)出版社，1976：3237.2黃悅剛,著糖廠經(jīng)營(yíng)策略與管理重慶：重慶大學(xué)出版社，7884.3朱利中，陳寶梁.有機(jī)膨潤(rùn)土在廢水處理中的應(yīng)用及進(jìn)展J.環(huán)境科學(xué)進(jìn)展,1998，6（3）：6365.4欒文樓，李明路.膨潤(rùn)土的開(kāi)發(fā)應(yīng)用M.北京：地質(zhì)出版社，1998.1213.5管俊芳，等.改性膨潤(rùn)土在環(huán)保中的應(yīng)用J.西北地質(zhì)，2002，35（1）：4345,5356.6StockmeyerMetal.AdsorptionofZincandNickelionsandpHenolanddiethylketonesbybentonitesofdifferentorganopHilicites.ClayMinerals,1991;26(3):431.7SrinivasanKR,etal.Useofinorgano-organo一claysintheremovalofprioritypo