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如何从碱性工业废水中提取食品级碳酸氢钾? 1

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碳酸氢钾是一种重要的化工原料,广泛应用于生产碳酸钾、醋酸钾、亚砷酸钾等化学品,同时也在医药、食品、灭火剂等行业中发挥作用。然而,我国的水溶性钾盐资源储量非常有限,仅占世界储量的1.06%,导致我国对食品级碳酸氢钾的依赖度高达70%。为了缓解钾盐短缺的问题,提取食品级碳酸氢钾从碱性工业废水中成为一种解决方案。

理化性质

食品级碳酸氢钾是一种广为人知的商品,具有多种用途。它可以用作发酵粉、不含酒精饮料中的泡腾盐、灭火剂以及处理过量酸度等药物。目前,大量生产的碳酸氢钾晶体呈不规则形状,表面粗糙,填充和流动性差,容易产生粉尘和结块问题。近年来,人们还发现食品级碳酸氢钾可以作为治疗骨质疏松症或高血压的活性成分。

应用

近年来,食品级碳酸氢钾在食品疏松剂和品质改良剂方面得到广泛应用,并且其发展越来越受到重视。食品级碳酸氢钾作为生产食品级碳酸钾的原料,在化工、轻工、显像管玻壳、制药、食品、电焊条及有色金属冶金等行业中广泛使用。

制备

以下是一种从低浓度K+碱液废水体系提取食品级碳酸氢钾的方法:

方法一:

第1步,取碱液废水5.0kg,其中K+浓度为251.6mg/L(以K2O计),Na+浓度180.0mg/L(以Na2O计),SiO32-浓度30.5mg/L(以SiO2计),AlO2-浓度在18.2mg/L(以Al2O3计)。在大气压下,通过磁力搅拌并通入CO2气体酸化碱液废水,直到碱液废水的pH值达到7.8-8.2,出现由Si杂质和Al杂质构成的白色沉淀。将白色沉淀抽滤、洗涤,得到滤液A。

第2步,对滤液A进行常压蒸发浓缩,蒸发温度约为100℃,密度从1.05g/cm3增加至1.28g/cm3。待温度降至室温时,体系在室温下结晶2.0小时,出现大量含有结晶水的Na2CO3晶体。将含有结晶水的Na2CO3晶体和滤液B分离,对含有结晶水的Na2CO3晶体进行煅烧,煅烧温度为300℃,时间为2.0小时,得到纯度超过99.9%的Na2CO3产品。

第3步,将滤液B置于高压釜中,加入高压CO2,控制滤液B的pH值为7.0,平衡压力为0.3MPa,结晶时间为2.0小时。此时,在K-Na-HCO3-溶液体系中也会出现晶体沉淀,分析结果表明该晶体为KHCO3·xH2O(x=0.5-1.0)。将晶体分离并进行冷水洗涤,即可获得精制KHCO3。

第4步,将上述得到的精制KHCO3与滤液C进行常压下90℃蒸发,得到含有结晶水的KHCO3结晶物。将结晶物进行过滤分离并进行冷水洗涤,即可获得KHCO3晶体和滤液C。

第5步,将第3步和第4步得到的精制KHCO3合并,进行80℃下真空干燥6小时,即可获得食品级KHCO3。

第6步,将滤液C与第3步和第4步的洗涤液混合,加入下一轮的5.0kg碱液废水,重复上述操作工艺,循环五次,计算产物KHCO3与25.0kg原废水碱液中的钾总量比照,收率为90.5%。

主要参考资料

[1] 苗世顶, 何帅, 何淑莲, 黄梅, 陈德超, & 丁丽平. . 一种从低浓度K+碱液废水体系提取食品级碳酸氢钾的方法.

[2] 郝建军, 于长海, 王晗, 于洋, 高兴, & HAOJian-Jun等. (2008). 碳酸氢钾对大豆幼苗光合作用的影响. 植物生理学报, 44(4), 723-725.

[3] 刘凤勋. (2013). 碳酸氢钾对肉鸡猝死症的影响. 现代畜牧科技(8), 98-98.

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