一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺.pdf

本发明涉及生物化工领域，具体涉及一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺，主要将废柠檬酸钠母液通过硫酸酸化、离心分离、冷却结晶、离心分离、柠檬酸溶液回收等工序处理后获得柠檬酸和硫酸钠；采用这种工艺后既避免了废柠檬酸钠母液的直接外排，减轻了环保压力，又回收了柠檬酸和硫酸钠变废为宝，具有可观的经济效益和环保效益。

权利要求书
1.  一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺，其特征在于：具体的工艺步骤如下：
1)向废柠檬酸钠母液中缓慢加入98wt％硫酸进行酸化，硫酸加入量为加入的硫酸根与废柠檬酸钠母液中钠离子的摩尔比为0.9-1.05:2，搅拌0.5-2小时，放置沉降；
2)将步骤1酸化后的溶液离心分离，获得无水硫酸钠沉淀；
3)将步骤2离心后柠檬酸及硫酸钠溶液冷却至0-5℃，过滤即得Na2SO4·10H2O结晶；
4)将步骤3过滤后的溶液返回柠檬酸提纯工段回收柠檬酸；
5)将两次结晶获得的无水硫酸钠和Na2SO4·10H2O结晶经过重结晶，即可获得硫酸钠，硫酸钠结晶母液排入环保车间进行处理。

2.  根据权利要求1所述的废柠檬酸钠母液综合处理工艺，其特征在于：所述步骤4)中回收柠檬酸的方法为钙盐法或者色谱法。

说明书一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺
技术领域
本发明涉及生物化工领域，具体的说涉及一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺。
背景技术
柠檬酸钠是一种广泛应用于食品、饮料、化工和医药等领域的有机酸盐，目前大多数柠檬酸企业采用的生产工艺为中和工艺，即经过提纯的柠檬酸溶液直接与氢氧化钠反应来制取柠檬酸钠。在制取过程中，会不断产生废柠檬酸钠母液，为了避免成品质量持续下降，一部分废柠檬酸钠母液会被排放，在这部分排放的废柠檬酸钠母液中，除含有主要成分柠檬酸钠之外，还富含蛋白类胶体物质及少量纤维素、有机杂酸、糖、色素、矿物质等杂质，它们或来自原料或在循环过程中累积产生，颜色很深，粘度很大，极难处理，大多数企业直接排放到环保车间中，不仅造成产品损失，同时也增加了废水处理车间处理负荷，同时大量的钠离子进入污水处理系统，对污水处理系统的运行也有一定的影响；硫酸钠，无机化合物，十水合硫酸钠又名芒硝或元明粉，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末，有吸湿性；外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。主要用于制水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品等。
因此，急需要寻找一种有效的处理废柠檬酸钠母液的方法。
发明内容
针对以上问题，本发明提出了一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺，主要将废柠檬酸钠母液通过硫酸酸化、离心分离、冷却结晶、离心分离、柠檬酸溶液回收等工序处理后获得柠檬酸和硫酸钠；采用这种工艺后既避免了废柠檬酸钠母液的直接外排，减轻了环保压力，又回收了柠檬酸和硫酸钠变废为宝，具有可观的经济效益和环保效益。
本发明的其具体工艺步骤如下：
1)向废柠檬酸钠母液中缓慢加入98wt％硫酸进行酸化，硫酸加入量为加入的硫酸根与废柠檬酸钠母液中钠离子的摩尔比为0.9-1.05:2，搅拌0.5-2小时，放置沉降；
2)将步骤1酸化后的溶液离心分离，获得无水硫酸钠沉淀；
3)将步骤2离心后柠檬酸及硫酸钠溶液冷却至0-5℃，过滤即得获得Na2SO4·10H2O结晶；
4)将步骤3过滤后的溶液返回柠檬酸提纯工段回收柠檬酸；
5)将两次结晶获得的无水硫酸钠和Na2SO4·10H2O结晶经过重结晶，即可获得硫酸钠，硫酸钠结晶母液排入环保车间进行处理。
本发明所述的废柠檬酸钠母液是指生产柠檬酸钠产品后不能再结晶生成合格产品的含有大量杂质的柠檬酸钠溶液，其中除了含有柠檬酸钠之外还含有大量的蛋白类胶体物质，由于这些物质的存在，废柠檬酸钠母液很难回收利用，常被直接排入环保车间。所以本发明首先对废柠檬酸钠母液硫酸酸化转化为柠 檬酸溶液后可以采用钙盐法或色谱法回收柠檬酸，回收的硫酸钠可以作为产品销售；同时由于采用了浓硫酸对废柠檬酸钠母液进行酸化，废柠檬酸钠母液中蛋白类胶体物质被浓硫酸直接炭化，只需简单的过滤即可将其分离出来。
控制上述的浓硫酸用量主要是为了保证柠檬酸钠能够尽可能多的转化为柠檬酸，同时还可以保证上述对蛋白类胶体物质的炭化效果；而反应后经搅拌后放置沉降，则是利用硫酸钠在不同温度下溶解度不同的特点，使无水硫酸钠能够尽可能多的从溶液中析出，而由于硫酸钠溶液在40℃左右溶解度最高，所以一般控制步骤1)中的温度大于40℃，同时又由于硫酸钠在32.38℃以上为无水硫酸钠，所以在这一温度下当反应生成的硫酸钠溶液过饱和后，析出的是无水硫酸钠，可以直接通过离心的方式，在步骤2)中直接分离获得；经过离心后的硫酸钠溶液中依然含有一定量的硫酸钠，为了获得这部分硫酸钠，发明人在步骤3)中利用低温下硫酸钠溶解度降低的情况，将硫酸钠溶液却至0-5℃，由于硫酸钠溶液在0℃溶解度为4.9克，这样就可以形成过饱和溶液，此时由于硫酸钠在32.38℃以下结晶为芒硝Na2SO4·10H2O，故而此时获得的为Na2SO4·10H2O结晶且剩余溶液中的硫酸钠含量最低；
通过上述两次结晶，溶液中的硫酸钠含量已经降至很低，此时即可将溶液送入柠檬酸提纯工段回收柠檬酸，所述步骤4)中回收柠檬酸的方法为钙盐法或者色谱法，或其他现有方法；
而两次结晶获得的无水硫酸钠和Na2SO4·10H2O结晶则可通过重结晶获得高纯度的无水硫酸钠并作为产品销售，结晶后剩余的硫酸钠溶液则直接排入环保车间进行处理，由于其中的蛋白胶体类物质已经被处理掉，且其中的柠檬酸也被最大化的吸收，环保处理的压力大大降低，这样就可以获得利益最大化和环保效益的均衡。
综上所述，本发明将废柠檬酸钠母液通过硫酸酸化、离心分离、冷却结晶、离心分离等工序处理后，将柠檬酸钠转化为柠檬酸，同时副产硫酸钠，既避免了废柠檬酸钠母液的直接外排，减轻了环保压力，又回收了柠檬酸和硫酸钠，变废为宝，具有可观的经济效益和环保效益。
具体实施方式
实施例1
一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺，具体的工艺步骤如下：
1)在含量约为40wt％的废柠檬酸钠母液1000L(40wt％的废柠檬酸钠母液的密度为1.30kg/cm3)，缓慢加入98wt％硫酸302kg酸化，将柠檬酸钠转化为柠檬酸和硫酸钠；搅拌0.5-2小时，放置沉降；该过程确保温度为40℃；
2)将步骤1酸化后的溶液离心分离，获得无水硫酸钠沉淀；
3)将步骤2离心后柠檬酸及硫酸钠溶液冷却至0-5℃，过滤即得Na2SO4·10H2O结晶；
4)将步骤3过滤后的柠檬酸溶液返回柠檬酸提纯工段回收柠檬酸；
5)将两次结晶获得的无水硫酸钠和Na2SO4·10H2O结晶经过重结晶，获得硫酸钠作为产品销售，硫酸钠结晶母液排入环保车间进行处理。
所述步骤4)中回收柠檬酸的方法为钙盐法。
柠檬酸钠转化为柠檬酸，以柠檬酸计，共回收柠檬酸300KG，其它被硫酸钠及洗水带走；同时共回收硫酸钠343KG。
实施例2
一种废柠檬酸钠母液综合处理工艺，具体的工艺步骤如下：
1)在含量约为50wt％的废柠檬酸钠母液1000L(50wt％的废柠檬酸钠母液的密度为1.31kg/cm3)，缓慢加入98wt％硫酸343kg酸化，将柠檬酸钠转化为柠檬酸和硫酸钠，搅拌0.5-2小时，放置沉降；该过程确保温度为50℃；
2)将步骤1酸化后的溶液离心分离，获得无水硫酸钠沉淀；
3)将步骤2离心后柠檬酸及硫酸钠溶液冷却至0-5℃，过滤即得Na2SO4·10H2O结晶；
4)将步骤3过滤后的溶液返回柠檬酸提纯工段回收柠檬酸；
5)将两次结晶获得的无水硫酸钠和Na2SO4·10H2O结晶经过重结晶，获得硫酸钠作为产品销售，硫酸钠结晶母液排入环保车间进行处理。
所述步骤4)中回收柠檬酸的方法为色谱法。
柠檬酸钠转化为柠檬酸，以柠檬酸计，共回收柠檬酸384KG，其它被硫酸钠及洗水带走；同时共回收硫酸钠389KG。