膜浓缩木醋液的工艺研究

乔玉彦，王宏力，任保增

（1.郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450001；2.河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052）

膜浓缩木醋液的工艺研究

乔玉彦1，王宏力2，任保增1

（1.郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450001；2.河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052）

综合利用超滤、纳滤和反渗透膜分离技术，对商丘三利新能源有限公司的粗制木醋液进行了浓缩处理。实验结果表明，在处理量为300 L/h的条件下，原液中的总有机酸回收率可以达到90%以上，乙酸的回收率超过85%，同时木醋液经单套膜组件处理后含水量减少45%。

木醋液；膜技术；浓缩工艺

1 前言

木醋液是淡褐色至茶褐色半透明液体，有独特烟熏香气，味酸，pH值1.5～3.7，相对密度1.0025左右，含有酸类、醇类、酚类、醛类和酮类等200多种有机成分，总有机物含量7%～15%，其中醋酸占有机物含量的40%左右，其他各种组分大多是微量成分。随着国内外对木醋液的深入研究，木醋液的各项性能与作用日益被认识并得到重视，开始广泛应用于农业、林业、畜牧业、食品加工业和医药卫生业，尤其是木醋液具有促进植物生长、抗菌、防病等作用，是很好的绿色肥料和农药，在农业上的应用越来越广泛。

粗木醋液含水量较大，有机物浓度较低，有大量焦油和有害物质等，需要根据用途采用不同的方法进行精制分离。常用的精制方法主要有静置法、蒸馏法（常压蒸馏、减压蒸馏）、吸附法、过滤法和分配法［1-2］，另外还可以通过上述方法［3］的配合使用，制造出稳定的木醋液，与其他方法相比，膜分离法采用低温浓缩，能最大限度保留各种生物质本体的完整性，本实验采用多级膜分离技术，对木醋液的浓缩工艺进行了研究。

2 实验部分

2.1 实验装置

该套装置由预处理系统和膜分离系统两部分组成，木醋液经预处理除去悬浮物质和其他固体颗粒，再利用膜分离系统对木醋液进行分级处理，最终实现木醋液浓缩分水。根据实际要求设计工艺流程简图，见下页图1。

图1 膜浓缩木醋液的工艺流程图

来自秸秆干馏炭化装置的气体经气液分离器分离后冷凝成为木醋液原液，首先进入贮槽，静置一段时间，用泵抽取中层液体，加入原液池，经过滤后再经原水泵进入精滤装置，再依次经超滤装置、纳滤装置、高压反渗透装置和低压反渗透装置，控制各装置对应的浓水部分回流，调整流体流速和操作压力，实现试验装置的稳定运行。

2.2 实验内容

表1 原液处理量为300 L/h时对应各装置的工艺参数

3 结果与讨论

3.1 GC-MS分析测定结果

样品1和样品2经预处理后分别取样进行测量，根据图库检索和人工分析谱图确定样品中主要成分，并根据面积归一法确定百分含量，样品的总离子流图见图2和图3，对应主要成分百分含量见表2和表3。

图2 样品1的GC—MS总离子流图

图3 样品2的GC—MS总离子流图

表2 样品1主要成分及含量

表3 样品2主要成分及含量

从表2中可知，纳滤装置出口浓水中同时含有大分子有机物和小分子有机物，与原始木醋液分析结果相一致，说明经超滤分离后的液体成分并没有明显变化。

表2和表3相比较，结果显示，经低压反渗透装

置分离后淡水中不含高分子化合物，小分子化合物的含量也大大降低，说明该套装置能有效的对木醋液进行浓缩和分离。

3.2 样品中有机酸含量的测定

从GC-MS分析结果中没有检测到乙酸成分，主要原因是样品成分复杂，含有多种酚类化合物，严重干扰了分析过程。根据样品的特性，本实验采用LC-MS联用法，以选择离子模式对样品中的乙酸进行了测定，同时采用0.1 mol·L-1NaOH标准溶液对样品中有机酸总含量进行滴定（以醋酸计）。在原液处理量（V0）为300 L/h的条件下进行，对应低压反渗透装置的淡水流量（V1）为140 L/h，实验数据见表4。

表4 LC-MS联用法和酸碱滴定法的测定结果

可得出以下结论，经过膜装置分离和浓缩，木醋液中有机酸的回收率超过90%，其中乙酸的回收率大于85%。

4 小结

木醋液经浓缩处理后液体体积减小45.0%，有效提高了木醋液的实际浓度，后续开发利用可根据需要进一步浓缩处理。出口淡水中不含大分子有机物，说明纳滤膜能有效截留大分子物质。根据低压反渗透出口淡水样品和木醋液原液样品相比较，产品总有机酸回收率大于90%，乙酸的回收率大于85%。本实验采用膜技术对木醋液冷进行浓缩处理，既有利于木醋液的进一步开发和应用，也能有效减少环境污染使之具有商品化价值，同时也为秸秆炭化这一可再生能源项目推广应用提供了支持，具有较好的社会效益和经济效益。

［1］ 周 岭，蒋恩臣，张 强，等.木醋液的精制方法及其在农林生产上的应用［J］.可再生能源，2007，25（4）：56-60.

［2］ 钱慧娟.木醋液的制造及其应用［J］.世界林业研究，1994，（2）：59-62.

［3］ 朴 哲，闫吉昌，崔香兰，等.木醋液的精制及有机成分研究［J］.林产化学与工业，2003，23（2）：17-20.

Study on Condensed Process of Wood Vinegar by Membrane Technology

QIAO Yu-yan1，WANG Hong-li2，REN Bao-zeng1
（1.CollegeofChemicalEngineeringandEnergy，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou 450001，China；2.Henan Chemical Industry Research Institute Co.Ltd，Zhengzhou 450052，China）

Crude wood vinegar from Sanli New Energy Co.Ltd.is condensed by membrane technology of separation containing ultrafiltration，nanofiltration and reverse osmosis.The result shows，the recovery of total organic matter of original liquid can reach more than 90%and recovery of acetic acid is more than 85%while treatment capacity is about 300 L/h.at the same time，water content of wood vinegar can reduce 45%after treated with single membrance module.

wood vinegar；membrane technology；condensed process

TQ216

A

1003-3467（2010）09-0036-02

2010-02-01

乔玉彦（1979-），男，硕士研究生，研究方向为可再生能源。联系人：任保增（1962-），教授，博导，从事化工热力学与生质可再生能源的研究，E-mail：renbz@zzu.edu.cn.