一種硬水軟化方法和高鈣甜菜粕及其制備方法
技術領域 [0001]本發明涉及一種以制糖工業副產物一一甜菜柏為原料的硬水軟化方法，具體地說是一種甜菜柏的高鈣化和適于中國西北鹽堿地區生活用水或制糖生產用水的硬水軟化方法，屬于制糖工程領域或農副產品加工領域。 背景技術 [0002]高硬度的水不僅影響工業生產，譬如導致制糖車間蒸發罐或煮糖罐結垢而影響傳熱或危及生產安全;高硬度水也不利于人類健康:硬水在加熱的情況下，會沉淀出碳酸鈣和碳酸鎂，由于碳酸鈣、碳酸鎂不溶于水，長期飲用就會危及人類健康，如導致結石。 [0003]目前，軟化硬水的方法主要有以下五種:⑴離子交換法:采用特定的陽離子交換樹月旨，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由于鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法雖是目前*常用的標準方式，但需要經常做樹脂的再生，化料使用量大，排出大量的含鹽廢水易引起管道腐蝕，同時帶來再生廢水的處理問題;⑵膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而從根本上降低水的硬度，但是對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高，一般較少用于專門的軟化處理；⑶石灰法:向水中加入石灰，主要是用于處理大流量的高硬水，只能將硬度降到一定的范圍，不能確保達到國家飲用水標準;⑷電磁法:采用在水中加上一定的電場或磁場來改變離子的特性，從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止硬水垢的形成，但是效果不夠穩定，沒有統一的衡量標準，而且由于主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能，所以處理后的水的使用時間、距離都有一定局限，不能應用于工業生產及鍋爐補給水的處理(同時由于該種設備的機理并未得到真正的理論證實)；(5)加藥法:向水中加入專用的阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性，從而使水垢不能析出、沉積，但水量較大時運行成本偏高，由于加入了化學物質，所以水的應用受到很大限制，一般情況下不能應用于飲用、食品加工、工業生產等方面。 [0004] 綜上所述，以上方法雖能在一定程度上達到軟化硬水的效果，但成本高，不環保，應用范圍比較狹窄。 發明內容 [0005]本發明的目的在于提供一種新疆鹽堿地區硬水軟化的新方法，既軟化硬水，又副產高有機鈣的甜菜柏飼料。本發明首先對甜菜柏進行預處理，如粉碎、過篩、洗滌和吸水膨脹等，得含水量大于83%的甜菜濕柏，再以濕柏在一定濕度、溫度和pH條件下吸附處理硬水，得到高有機鈣的甜菜濕柏和軟化水:甜菜濕柏因其鈣含量大大提高可作動物的有機鈣飼料，促進動物的鈣吸收;軟化水因其鈣含量降低可用作制糖生產用水避免蒸發罐結垢或生活用水避免結石?？梢?，本發明不僅可以軟化硬水，還產高鈣甜菜柏，提高甜菜柏的利用效率。 [0006]本發明的具體技術方案如下: [0007] 一種硬水軟化方法，包括下述步驟: [0008]⑴甜菜柏預處理:將甜菜干柏或甜菜顆粒柏經挑揀，粉碎或絞碎，過篩，洗滌后瀝干至不滴水，備用； [0009]⑵預處理甜菜柏軟化硬水:將瀝干后的甜菜濕柏與待處理的硬水混合，調節pH值；在4 0C?80 0C下水浴I?3h，得到甜菜柏渣水； [0010]⑶渣水分離:將甜菜柏渣水過濾或離心分離得軟化水和高鈣甜菜柏。 [0011]步驟⑴甜菜柏的洗滌方法:先用蒸餾水浸泡(5-20min);再用自來水快速洗滌;*后用蒸餾水沖洗，瀝干。 [0012]步驟⑴所述的甜菜柏為干柏或顆粒柏，蒸餾水浸泡時間為5?20min，篩孔徑為60 ?400目。 [0013] 步驟⑵所述甜菜濕柏與待處理的硬水按照0.2?0.4g/mL的比例混合。 [0014] 步驟(2)所述pH值為6.0?9.0。 [0015] 步驟⑵所述硬水的硬度為927mg/L?1127mg/L。 [0016]上述方法制備的高鈣甜菜柏，以對干基重量百分數計，所述的高鈣甜菜柏的含水量為85?92%，灰分為3.26?4.3%。 [0017] 步驟⑵所述的硬水為井水或自來水，硬度為927mg/L?1127mg/L。 [0018] 步驟⑶所述的硬水軟化后硬度379.6?498.2mgCa0/L，達到或接近生活用水GB5749-2006 的硬度 <450mgCa0/L 要求。 [0019]與現有技術相比，本發明具有如下優點: [0020]⑴降低了干旱、鹽堿地區井水或自來水的硬度，能達到生活用水GB5749-2006的標準(<450mg/L)，利于民生，解決或部分解決制糖生產或生活用水的問題，能減少制糖生產蒸發罐或鍋爐結垢或人畜飲用后出現結石的問題。 [0021]⑵甜菜柏中纖維素富集分離硬水中的無機鈣后，將自來水或井水中的無機鈣轉化為甜菜柏中的有機鈣后，甜菜柏作為飼料營養價值更高，有機鈣更有利于動物吸收，體現在高鈣甜菜柏燃燒后灰分4.3%比干柏的灰分3.26%高。 [0022]⑶整個硬水軟化過程無添加任何有毒有害化學試劑，無有毒有害物質產生。 附圖說明 [0023]圖1是本發明的工藝流程圖。 具體實施方式 [0024]以下通過實施例及附圖對本發明做進一步的詳細描述，但本發明的實施方式不限于此。 [0025] 實施例1 [0026]如圖1所示，一種以甜菜柏為原料的硬水軟化方法，具體步驟如下: [0027] (I)甜菜柏的預處理:甜菜干柏經挑揀，粉碎或絞碎，過60目篩，用蒸餾水浸泡5min，再用自來水快速洗滌，*后用蒸饋水沖洗，瀝干備用； [0028] (2)預處理甜菜柏軟化硬水:稱取40g預處理后的甜菜柏于圓底燒瓶中，加入200mL硬度為927mg/L(以CaO計)的自來水，調節pH 6.0,混合體系在80°C下水浴Ih； [0029] (3)渣水分離:將混合體系過濾后離心，分離得到高鈣甜菜柏和軟化水。用10mL移液管移取10mL清液于250mL錐形瓶中，加入5mL氨鹽緩沖溶液和少許鉻黑T指示劑，用EDTA標準溶液滴定，溶液由酒紅色變為純藍色即為終點，記錄所消耗EDTA的體積并計算此時水的硬度。通過計算，經甜菜柏處理后的水硬度為490.5mg/L，濕柏的灰分為3.8% (重量百分數，對干基)ο按含水90 %計算(實際甜菜柏含水92 % )，絕干甜菜柏消耗量為4克。實施例2 [0030]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0031 ]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用400目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調整為20min，將步驟⑵中的預處理后的濕甜菜柏用量調整為80g，硬水為自來水，其初始硬度調整為927mg/L(以CaO計)，調節混合體系的pH為8.0，在40°C下水浴2h。 [0032] 在步驟⑶中，通過計算，經甜菜柏處理后的水硬度為379.62mg/L(以CaO計)，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為3.26% (重量百分數，對干基)ο按含水90%計算(濕甜菜柏含水85% )，絕干甜菜柏消耗量為8克。 [0033] 實施例3 [0034]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0035]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜干柏，使用200目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調整為lOmin，將步驟⑵中的預處理后的濕甜菜柏用量調整為60g，硬水調整為井水，其初始硬度調整為1027mg/L(以CaO計)，調節混合體系的pH為8.0，在40°C下水浴2h。 [0036] 在步驟⑶中，通過計算，經甜菜柏處理后的水硬度為432.9mg/L(以CaO計，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.3%(重量百分數，對干基)ο按含水90 %計算(甜菜柏含水90 % )，絕干甜菜柏消耗量為6克。 [0037] 實施例4 [0038]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0039]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用100目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調整為lOmin，將步驟⑵中的預處理后的濕甜菜柏用量調整為40g，硬水為井水，其初始硬度調整為1127mg/L(以CaO計)，調節混合體系的pH為9.0，在60°C下水浴3h。 [0040] 在步驟⑶中，通過計算，經甜菜柏處理后的水硬度為498.2mg/L(以CaO計，甜菜濕柏的灰分含量為4.2% (重量百分數，對干基)。按含水90%計算(濕甜菜柏含水92%)，絕干甜菜柏消耗量為4克。 [0041 ] 實施例5 [0042]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0043]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜干柏，使用300目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調整為15min，將步驟⑵中的預處理后的濕甜菜柏用量調整為60g，硬水為井水，其初始硬度調整為1027mg/L(以CaO計)，調節混合體系的pH為8.0，在25°C下水浴2h。 [0044] 在步驟⑶中，通過計算，經甜菜柏處理后的水硬度為395.2mg/L(以CaO計)，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.1 %(重量百分數，對干基)ο按含水90 %計算(甜菜柏含水89 % )，絕干甜菜柏消耗量為6克。 [0045] 實施例6 [0046]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0047]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用400目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調整為15min，將步驟⑵中的預處理后的濕甜菜柏用量調整為60g，硬水為井水，其初始硬度調整為1027mg/L(以CaO計)，調節混合體系的pH為8.0，在4°C下處理2h。 [0048] 在步驟⑶中，通過計算，經甜菜柏處理后的水硬度為430.7mg/L(以CaO計)，達到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.2%(重量百分數，對干基)ο按含水90 %計算(甜菜柏含水89 % )，絕干甜菜柏消耗量為6克。 [0049] 實施例7 [0050]本實施例與實施例1的不同之處在于: [0051]將步驟⑴中實驗甜菜柏改為甜菜顆粒柏，使用100目篩篩分甜菜柏，甜菜柏浸泡時間調整為5min，將步驟⑵中的預處理后的濕甜菜柏用量調整為50g，硬水為井水，其初始硬度調整為1127mg/L(以CaO計)，調節混合體系的pH為8.0，在40 °C下處理2h。 [0052] 在步驟⑶中，通過計算，經甜菜柏處理后的水硬度為488.4mg/L(以CaO計)，接近生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO計總硬度< 450mg/L)，甜菜濕柏的灰分含量為4.3%(重量百分數，對干基)。按含水90%計算(有報道濕甜菜柏含水91%)，絕干甜菜柏消耗量為5克。 [0053]上述實施例為本發明較佳的實施方式，其他的任何未背離本發明的思路與原理下所作的條件變換以及等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。