糖蜜酒精废液的提钾方法

    我国每年糖厂所排出的糖蜜酒精废液达200kt以上。按钾含量5-8g钾/L废液及有机物含量为10%计，我国每年糖密酒精废液中的钾总量为10-16kt，可生产出饲料添加剂产品200kt。毫无疑问，这是一笔巨大的自然资源和财富，如果充分重视并开发利用，即可变废为宝；如果任其排放，会严重污染环境和水质。我国已花费了巨大的努力来开发从海水中提钾的研究，仍无法实现工业化生产。笔者呼吁开展糖蜜酒精废液提钾生产钾肥及饲料添加剂的研究，尤其是化学沉淀法提钾的研究。这种处理工艺对于我们这样一个严重缺乏钾资源、粮食并不十分充足、急需大量钾肥和饲料、又正在深受环境污染之苦的发展中国家来说，具有巨大的经济意义和现实意义。
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     从糖蜜酒精废液中提钾，实际上就是将钾离子从废液中分离出来。以下是几种从废液中提钾的方法。
     1、离子交换法
      离子交换法的原理是：采用阳离子交换树脂或沸石作为离子交换剂处理废液，使废液中的钾、钙及镁等阳离子被吸附到柱上，再用酸或酸式盐溶液洗涤注子，将所得到的钾盐洗涤液经浓缩、结晶及干燥后得到钾肥产品。离子交换树脂或沸石经再生处理后可重复使用。

       采用阳离子交换树脂作吸附剂，不但会吸附钾离子，还吸附废液中的其它金属离子。因此，洗脱液中还含有钙及镁，需要再经过结晶操作，利用钙、镁等盐物质与钾之间的溶解度差异来得到钾盐产品。另外，废液中的悬浮杂质会堵塞树脂的孔道，使交换能力下降，需预先进行澄清处理除去这些杂质。离子交换树脂的优点是交换总量大，但对钾的吸附选择率较小。
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        天然沸石是一种碱金属和碱土金属的水合硅铝酸盐。沸石对一价金属离子的吸附能力远大于其对二价的金属离子的吸附力，因此沸石对钾的选择吸附力特别高，可吸附大部分的钾而很少吸附钙镁，有效地提高了设备的选择性处理能力。云南省轻工业研究所等单位以天然沸石柱作分离剂，用NH4HCO3溶液作洗脱剂处理糖密酒精废液，将所得的洗脱液经加势脱氢、浓缩后可生产出合格的碳酸钾产品。但是，沸石的总交换能力太低，只有6g钾/kg沸石，因此沸石交换柱的设备十分庞大，设备投资太大，操作费用高，总处理能力较低是沸石分离柱的一大缺点。
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        不管是采用阳离子交换树脂或沸石作吸附剂提钾，其缺点都相同：柱子再生频繁，不能够连续性地进行生产，使生产能力受到影响，洗脱液浓度较低，后处理需大量的蒸汽。
         
    2、离子交换膜电渗析法
     电渗析技术是利用离子交换膜的选择透过特性(如阳离子交换膜只有阳离子能通过，阴离子无法通过)，在直流电场力的作用下，液体中的正、负离子分别有规律地定向迁移，从而形成离子的浓区和稀区，来实现离子与溶液的分离。电渗技术作为一种新的分离方法在纯水制备及某些化学产品的提纯中得到了应用，但在处理糖蜜酒精废液中的应用却很少。有文献报道对糖蜜酒精废液用电渗析法提钾进行试验。试验结果如下：在操作电压为5.5-6.5V，处理时间3h左右时，除钾率达50%-60%，耗电量0.75-0.85kWh/kg钾；电流效率为50%-55%；升高电压时，所得的除钾率及耗电量也大为升高。另外，膜长期在废液中工作会产生结污作用而降低其效率。由于废液中还含有钙及镁离子，在提钾的同时，也将它们一起提到浓区，增加了耗电量。电渗析技术的处理时间较长，钾的提取不很彻底。总之，电渗析法不能有针对性地除钾，代价太大，不适宜作为三废处理糖蜜酒精废液的有效方法。
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        3、化学沉淀法
        在糖蜜酒精废液中加入某种有机物或无机物，该物质将与钾离子生成沉淀物(一般为复盐或络合物等)，分离出该沉淀物，再经化学处理可得到钾肥或钾盐产品，这样废液中的钾含量有一定程度的降低。经提钾后的废液可浓缩、干燥制备含钾较低的饲料添加剂。所加入的物质称为脱钾剂。化学沉淀法的关键是脱钾剂的选用。能促使钾离子形成络合物或沉淀物的化学物质有：酒石酸及其盐、氮化三硫酸钠、硫酸钙、磷酸盐、苦味酸盐、氟硅酸、硫酸铝、高氯酸盐等。一般认为，提钾率达到50%以上才有实际应用价值。如果经过处理后只有少量的钾被提取出来，提钾后的废液仍会对动物有损害作用，仍不适于制备饲料添加剂。总之，化学沉淀法具有操作简易，成本低，选择性好的优点，是最有前途的提钾方法。只要提钾的问题顺利解决了，糖蜜酒精废液制饲料添加剂将不再存在任何障碍，废液的污染将会得到彻底的解决。