澳洲坚果壳滤料制备及过滤性能探究

1、澳洲坚果壳滤料制备及过滤性能探究摘要：以废弃澳洲坚果壳为原材料制备滤料，对其过滤性能进行验证，以期为澳洲果壳进一步作为各种用途的滤料 提供依据并为废弃物的综合利用找到新途径。通过对滤料柱 径、滤层厚度、不同重复过滤次数等一系列实验并测定其孔 隙率及经扫描电镜拍照分析。发现澳洲坚果壳滤料具有很好 的过滤性能，果壳颗柱中丰富的孔隙在滤油后被大量油脂及 悬浮物所填满。以上结果表明澳洲坚果壳颗柱可以吸附油脂 及悬浮物，从而达到过滤的效果。关键词：滤料；澳洲坚果壳；泊水油 中图分类号:s664.9文献标识码:a文章编号:1674-0432(2011) 05 - 0134 - 3澳洲坚果(macadami

2、a integrifolia)是山龙眼科(proteaceae)澳洲坚果属(macadamia)植物。原产于澳大利亚昆士兰与新南威尔士的亚热带雨林,20世纪60 70年代开始引入中国，我国广东、广西、海南、云南、贵州、四川、 福建等省区均有种植。云南是全国种植面积最大的省份，拥 有广阔的植物资源。澳洲坚果果仁具有较高的营养价值，被 誉为“坚果之王”，在国际市场上极受青睐。但其壳一般作为 垃圾丢弃，这样不仅造成资源浪费，而且还造成环境污染。近年，泊水油已成为生活中的一类重要污染源，由于绝 大多数饭店都没有油水处理设施，用完的污水径直流入下水 道，它们的分散性排放对环境造成的危害日趋严重。同时一

3、些不法分子将餐饮污水收集去再次提炼成为“地沟油”。汩水 油的处理办法较常用是过滤，目前常用的滤料有：石英砂、 无烟煤、沸石、硅藻土等天然滤料和活性炭、塑料、陶粒、 炉渣和各类软性填料等人工滤料。但据资料表明，石英砂、 无烟煤、硅藻土、塑料、炉渣等普遍存在的问题是空隙率低, 比表面积小，吸附水中胶体杂质性能差，除油效率低；而活 性炭虽能满足含油废水处理的要求，但活性炭吸附饱和后， 处理效果下降，再生复杂且价格昂贵；沸石来源不广；陶粒 滤料耐磨度较差。因此，寻找一种新的滤料材料极为迫切，用澳洲坚果壳 制备滤料在国内尚未见报道，如果能充分利用我省丰富的澳 洲坚果资源，将对提升澳洲坚果的附加值，增加农

4、民收入有 很大的意义，同时为这一废弃性再生资源的开发利用提供科 学依据。1材料与方法 1.1实验材料1.1.1果壳滤料挑选充分成熟、无明显虫蛀等缺陷的果壳 经粉碎机粉碎后放入蒸煮装置中加入浓度为0.5%(5g 1 cm2) 的碱性药剂(yj1320脱脂剂),水温为50°c ,处理时间为1h ,进行脱脂处理。脱脂后的果壳清洗后送入烘干机烘干, 使用标准筛进行粒径分级。1.1.2汨水油样从火锅店购买汩水，经过滤网处理剔除食物残渣。1.1.3实验器材粉碎机、烘干机、电子天平、标准筛、分 离柱、中速定量滤纸、循环式真空泵、抽滤瓶、硅酸钙孔隙 率测定仪、扫描电镜。1.2实验方法 1.2.1含油

5、量测定将汩水样放入分液漏斗中静置，分层,将水样与油样分别置入两个烧杯中。用量筒量得所购火锅泊 水的整体含油量为20%，分别量取所分离的油样20ml与水 样80ml作为样品,样品含油量为20%o(1)滤料粒径：取3支内径27mm的分离柱，出口处填塞 脱脂棉。将粒径为 1.6 2.0mm ,0.8 - 1.2mm ,0.5 0.8mm的滤料40g分别缓缓倒入玻璃分离柱中，填充高度为12cm。 各加入100ml油样，收集滤液倒入量筒量取过滤后油样体 积。滤层厚度：分别取内径25mm、27mm、32mm玻璃分离柱，出口处填塞脱脂棉。使用过滤效果最差的粒径(1.6i>z<2.0 mm)滤料各

6、40g缓缓倒入玻璃分离柱中，填充高度分别为8cm、12cm. 16cmo各加入100ml油样。收集滤液倒入量筒量取过滤后油样体积。(3)重复过滤：使用吸油率较差的两种粒径(1.62.0mm ,0.81.2mm)填充内径为32ram的分离柱，柱高8cmo进行 三次换滤料重复过滤。分别收集滤液倒入量筒量取过滤后油 样体积。1.2.2悬浮物重量测定首先测定过滤前油样中的悬浮物重 量。悬浮物重量测定方法如下：用蒸馆水洗涤滤纸，以除去 可溶性物质，烘干至恒重后放入布氏漏斗内。量取充分混合 均匀的试样100ml抽吸过滤。使水分全部通过滤膜。再以每 次10ml蒸憾水连续洗涤三次，继续吸滤以除去痕量水分。 停

7、止吸滤后，仔细取出载有悬浮物的滤膜放入称量瓶移入 1059烘箱中烘干2小时后移入干燥器中30min使温度冷却到室温，秤其重量。再烘干1小时，秤量直至恒重(前后重量 差值濒于0.002g为止)。再以同样方法测定过滤后油样悬浮 物重量。(1)滤料粒径：取内径27mm的分离柱，出口处填塞脱脂棉。将粒径为 0.6 2.0mm , 0.8 1.2mm , 0.5 - 0.8mm 的 滤料40g分别缓缓倒入玻璃分离柱中，填充高度为12cm。各加入100ml油样。分别按(2)滤层厚度：分别取内径25mm、27mm、32mm玻璃 分离柱，出口处填塞脱脂棉。使用过滤效果最差的粒径(1.62.0mm)滤料各40g

8、缓缓倒入玻璃分离柱中，填充高度分别为8cm、12cm、16cmo各加入100ml油样。分别按1.2.3方法测量过滤后悬浮物重量重复过滤次数：使用吸油率较差的两种粒径(1.6 2.0mm , 0.8 1.2mm)填充内径为32ram的分离柱，柱高8cmo进行三次换滤料重复过滤。分别按仁2.4果壳孔隙率的测定使用硅酸钙孔隙率测定仪对澳洲坚果壳颗粒的孔隙率进行测定。1.2.5扫描电镜下观察果壳滤油前后的结构变化运用扫描电镜技术对果壳在过滤汩水油前后的剖面结构变化进行观 察分析。将样品用银子均匀粘在黏有双面导电胶的金属载台 上,然后置于荷兰菲利浦电子光学有限公司制造的xl30esem的扫描电子显微镜中

9、观察并拍照，工作电压为15万伏。2结果与分析 2.1经不同粒径过滤后样品油含量变化结果显示，粒径越小除油的效果最好。但在实际运用中 滤料粒径较小，对提高滤速、延长过滤周期、提高滤层的产 水量、减缓水头损失的增长都是不利的，滤料也不易清洗， 相应的反冲洗水量也会增加，因此应综合考虑各种因素以选 定合适的滤料粒径。2.2经不同滤层厚度过滤后样品油含量变化使用吸油率最差的粒径(1.6 - 2.0mm)做不同滤层厚度对 同体积油水混合样进行过滤，结果显示滤层厚度对其过滤效果有影响，厚度越大过滤效果越好（表2）o滤层厚度与滤料 粒径的关系很大。一般滤料粒径越大，由于单位厚度的滤料 与悬浮颗粒可能的接触次

10、数越小，要求滤层的厚度就越大。2.3经不同重复过滤次数后油含量变化结果显示，最差的两种粒径做厚度最小的滤层，最多重复过滤两次便可以达到最佳的过滤效果。2.4经不同粒径过滤后样品悬浮物重量结果显示粒径越小去除悬浮物的效果越好。悬浮颗粒要被滤层截留，必须与滤料表面接触。悬浮颗粒与滤层可能的接触次数越多，被滤层截留的可能性越大。滤层的比表面 积越大，悬浮颗粒穿过单位滤层与滤层可能的接触次数就越 大。由于在容积不变的条件下，滤料的比表面积随着滤料粒 径的减小而增大，所以，在其他条件不变的情况下，悬浮颗 粒与滤层可能的接触次数随着滤料粒径的减小而增大。要综 合考虑各种因素以选定合适的滤料粒径。2.5经不

11、同滤层厚度过滤后样品悬浮物重量使用吸油率最差的粒径（1.6 2.0m m）做不同滤层厚度对同体积油水混合样进行过滤，结果显示滤层厚度对其过滤效 果有影响，厚度越大过滤效果越好。滤层厚度与滤料粒径的 关系很大（表6）。一般滤料粒径越大，由于单位厚度的滤料 与悬浮颗粒可能的接触次数越小，要求滤层的厚度就越大。2.7果壳孔隙率测定结果经硅酸钙孔隙率测定仪测定，其孔隙率为49%。结果表明澳洲坚果壳有丰富的孔隙。2.8扫描电镜下果壳滤油前后的结构变化2.8.1扫描电镜下对照样品的结构特征在120倍镜下，可 见对照样品由棒状结构组成，果壳表面凹凸不平，布满孔隙; 500倍镜下果壳表面粗糙不平，具纵横交错的凹凸纹路及孔 隙；3000倍镜下果壳表面只可见错综复杂的小孔，进一步 表明果壳的孔隙丰富。2.8.2扫描电镜下滤油后样品的结构特征分别在500、1000. 3000倍镜下观察，可见滤过油后样品粗糙的表面、各种孔隙及纵横交错的纹路都已被油