一种硬水软化方法和高钙甜菜粕及其制备方法
技术领域 [0001]本发明涉及一种以制糖工业副产物一一甜菜柏为原料的硬水软化方法，具体地说是一种甜菜柏的高钙化和适于中国西北盐碱地区生活用水或制糖生产用水的硬水软化方法，属于制糖工程领域或农副产品加工领域。 背景技术 [0002]高硬度的水不仅影响工业生产，譬如导致制糖车间蒸发罐或煮糖罐结垢而影响传热或危及生产安全;高硬度水也不利于人类健康:硬水在加热的情况下，会沉淀出碳酸钙和碳酸镁，由于碳酸钙、碳酸镁不溶于水，长期饮用就会危及人类健康，如导致结石。 [0003]目前，软化硬水的方法主要有以下五种:⑴离子交换法:采用特定的阳离子交换树月旨，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法虽是目前*常用的标准方式，但需要经常做树脂的再生，化料使用量大，排出大量的含盐废水易引起管道腐蚀，同时带来再生废水的处理问题;⑵膜分离法:纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度，但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高，一般较少用于专门的软化处理；⑶石灰法:向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围，不能确保达到国家饮用水标准;⑷电磁法:采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙(碳酸镁)沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成，但是效果不够稳定，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理(同时由于该种设备的机理并未得到真正的理论证实)；(5)加药法:向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积，但水量较大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。 [0004] 综上所述，以上方法虽能在一定程度上达到软化硬水的效果，但成本高，不环保，应用范围比较狭窄。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种新疆盐碱地区硬水软化的新方法，既软化硬水，又副产高有机钙的甜菜柏饲料。本发明首先对甜菜柏进行预处理，如粉碎、过筛、洗涤和吸水膨胀等，得含水量大于83%的甜菜湿柏，再以湿柏在一定湿度、温度和pH条件下吸附处理硬水，得到高有机钙的甜菜湿柏和软化水:甜菜湿柏因其钙含量大大提高可作动物的有机钙饲料，促进动物的钙吸收;软化水因其钙含量降低可用作制糖生产用水避免蒸发罐结垢或生活用水避免结石。可见，本发明不仅可以软化硬水，还产高钙甜菜柏，提高甜菜柏的利用效率。 [0006]本发明的具体技术方案如下: [0007] 一种硬水软化方法，包括下述步骤: [0008]⑴甜菜柏预处理:将甜菜干柏或甜菜颗粒柏经挑拣，粉碎或绞碎，过筛，洗涤后沥干至不滴水，备用； [0009]⑵预处理甜菜柏软化硬水:将沥干后的甜菜湿柏与待处理的硬水混合，调节pH值；在4 0C〜80 0C下水浴I〜3h，得到甜菜柏渣水； [0010]⑶渣水分离:将甜菜柏渣水过滤或离心分离得软化水和高钙甜菜柏。 [0011]步骤⑴甜菜柏的洗涤方法:先用蒸馏水浸泡(5-20min);再用自来水快速洗涤;*后用蒸馏水冲洗，沥干。 [0012]步骤⑴所述的甜菜柏为干柏或颗粒柏，蒸馏水浸泡时间为5〜20min，筛孔径为60 〜400目。 [0013] 步骤⑵所述甜菜湿柏与待处理的硬水按照0.2〜0.4g/mL的比例混合。 [0014] 步骤(2)所述pH值为6.0〜9.0。 [0015] 步骤⑵所述硬水的硬度为927mg/L〜1127mg/L。 [0016]上述方法制备的高钙甜菜柏，以对干基重量百分数计，所述的高钙甜菜柏的含水量为85〜92%，灰分为3.26〜4.3%。 [0017] 步骤⑵所述的硬水为井水或自来水，硬度为927mg/L〜1127mg/L。 [0018] 步骤⑶所述的硬水软化后硬度379.6〜498.2mgCa0/L，达到或接近生活用水GB5749-2006 的硬度 <450mgCa0/L 要求。 [0019]与现有技术相比，本发明具有如下优点: [0020]⑴降低了干旱、盐碱地区井水或自来水的硬度，能达到生活用水GB5749-2006的标准(<450mg/L)，利于民生，解决或部分解决制糖生产或生活用水的问题，能减少制糖生产蒸发罐或锅炉结垢或人畜饮用后出现结石的问题。 [0021]⑵甜菜柏中纤维素富集分离硬水中的无机钙后，将自来水或井水中的无机钙转化为甜菜柏中的有机钙后，甜菜柏作为饲料营养价值更高，有机钙更有利于动物吸收，体现在高钙甜菜柏燃烧后灰分4.3%比干柏的灰分3.26%高。 [0022]⑶整个硬水软化过程无添加任何有毒有害化学试剂，无有毒有害物质产生。 附图说明 [0023]图1是本发明的工艺流程图。 具体实施方式 [0024]以下通过实施例及附图对本发明做进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0025] 实施例1 [0026]如图1所示，一种以甜菜柏为原料的硬水软化方法，具体步骤如下: [0027] (I)甜菜柏的预处理:甜菜干柏经挑拣，粉碎或绞碎，过60目筛，用蒸馏水浸泡5min，再用自来水快速洗涤，*后用蒸馈水冲洗，沥干备用； [0028] (2)预处理甜菜柏软化硬水:称取40g预处理后的甜菜柏于圆底烧瓶中，加入200mL硬度为927mg/L(以CaO计)的自来水，调节pH 6.0,混合体系在80°C下水浴Ih； [0029] (3)渣水分离:将混合体系过滤后离心，分离得到高钙甜菜柏和软化水。用10mL移液管移取10mL清液于250mL锥形瓶中，加入5mL氨盐缓冲溶液和少许铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定，溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点，记录所消耗EDTA的体积并计算此时水的硬度。通过计算，经甜菜柏处理后的水硬度为490.5mg/L，湿柏的灰分为3.8% (重量百分数，对干基)ο按含水90 %计算(实际甜菜柏含水92 % )，绝干甜菜柏消耗量为4克。实施例2 [0030]本实施例与实施例1的不同之处在于: [0031 ]将步骤⑴中实验甜菜柏改为甜菜颗粒柏，使用400目筛筛分甜菜柏，甜菜柏浸泡时间调整为20min，将步骤⑵中的预处理后的湿甜菜柏用量调整为80g，硬水为自来水，其初始硬度调整为927mg/L(以CaO计)，调节混合体系的pH为8.0，在40°C下水浴2h。 [0032] 在步骤⑶中，通过计算，经甜菜柏处理后的水硬度为379.62mg/L(以CaO计)，达到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO计总硬度< 450mg/L)，甜菜湿柏的灰分含量为3.26% (重量百分数，对干基)ο按含水90%计算(湿甜菜柏含水85% )，绝干甜菜柏消耗量为8克。 [0033] 实施例3 [0034]本实施例与实施例1的不同之处在于: [0035]将步骤⑴中实验甜菜柏改为甜菜干柏，使用200目筛筛分甜菜柏，甜菜柏浸泡时间调整为lOmin，将步骤⑵中的预处理后的湿甜菜柏用量调整为60g，硬水调整为井水，其初始硬度调整为1027mg/L(以CaO计)，调节混合体系的pH为8.0，在40°C下水浴2h。 [0036] 在步骤⑶中，通过计算，经甜菜柏处理后的水硬度为432.9mg/L(以CaO计，达到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO计总硬度< 450mg/L)，甜菜湿柏的灰分含量为4.3%(重量百分数，对干基)ο按含水90 %计算(甜菜柏含水90 % )，绝干甜菜柏消耗量为6克。 [0037] 实施例4 [0038]本实施例与实施例1的不同之处在于: [0039]将步骤⑴中实验甜菜柏改为甜菜颗粒柏，使用100目筛筛分甜菜柏，甜菜柏浸泡时间调整为lOmin，将步骤⑵中的预处理后的湿甜菜柏用量调整为40g，硬水为井水，其初始硬度调整为1127mg/L(以CaO计)，调节混合体系的pH为9.0，在60°C下水浴3h。 [0040] 在步骤⑶中，通过计算，经甜菜柏处理后的水硬度为498.2mg/L(以CaO计，甜菜湿柏的灰分含量为4.2% (重量百分数，对干基)。按含水90%计算(湿甜菜柏含水92%)，绝干甜菜柏消耗量为4克。 [0041 ] 实施例5 [0042]本实施例与实施例1的不同之处在于: [0043]将步骤⑴中实验甜菜柏改为甜菜干柏，使用300目筛筛分甜菜柏，甜菜柏浸泡时间调整为15min，将步骤⑵中的预处理后的湿甜菜柏用量调整为60g，硬水为井水，其初始硬度调整为1027mg/L(以CaO计)，调节混合体系的pH为8.0，在25°C下水浴2h。 [0044] 在步骤⑶中，通过计算，经甜菜柏处理后的水硬度为395.2mg/L(以CaO计)，达到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO计总硬度< 450mg/L)，甜菜湿柏的灰分含量为4.1 %(重量百分数，对干基)ο按含水90 %计算(甜菜柏含水89 % )，绝干甜菜柏消耗量为6克。 [0045] 实施例6 [0046]本实施例与实施例1的不同之处在于: [0047]将步骤⑴中实验甜菜柏改为甜菜颗粒柏，使用400目筛筛分甜菜柏，甜菜柏浸泡时间调整为15min，将步骤⑵中的预处理后的湿甜菜柏用量调整为60g，硬水为井水，其初始硬度调整为1027mg/L(以CaO计)，调节混合体系的pH为8.0，在4°C下处理2h。 [0048] 在步骤⑶中，通过计算，经甜菜柏处理后的水硬度为430.7mg/L(以CaO计)，达到生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO计总硬度< 450mg/L)，甜菜湿柏的灰分含量为4.2%(重量百分数，对干基)ο按含水90 %计算(甜菜柏含水89 % )，绝干甜菜柏消耗量为6克。 [0049] 实施例7 [0050]本实施例与实施例1的不同之处在于: [0051]将步骤⑴中实验甜菜柏改为甜菜颗粒柏，使用100目筛筛分甜菜柏，甜菜柏浸泡时间调整为5min，将步骤⑵中的预处理后的湿甜菜柏用量调整为50g，硬水为井水，其初始硬度调整为1127mg/L(以CaO计)，调节混合体系的pH为8.0，在40 °C下处理2h。 [0052] 在步骤⑶中，通过计算，经甜菜柏处理后的水硬度为488.4mg/L(以CaO计)，接近生活用水GB5749-2006的硬度要求(以CaO计总硬度< 450mg/L)，甜菜湿柏的灰分含量为4.3%(重量百分数，对干基)。按含水90%计算(有报道湿甜菜柏含水91%)，绝干甜菜柏消耗量为5克。 [0053]上述实施例为本发明较佳的实施方式，其他的任何未背离本发明的思路与原理下所作的条件变换以及等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。