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~60Coγ-ray/H_2O_2法与化学法对污泥蛋白发泡液性能的改善研究

相玉琳  
【摘要】:污泥中含有大量可回收利用物质,其中含量较高的蛋白质经过水解、过滤、浓缩等过程可以得到蛋白浓缩液,获得的蛋白液可以取代动植物蛋白作为泡沫混凝土、泡沫灭火剂的发泡剂,但由于得到的蛋白液具有色深、味臭、泡沫性能较差等缺点,除了价格优势外,还难与动植物蛋白发泡剂相媲美。为了改善污泥蛋白液这些缺陷,本文应用化学法与~(60)Coγ-ray/H_2O_2法对污泥蛋白液的性能进行改善研究,主要研究内容如下: 在化学法中,以污泥蛋白液的泡沫性能和感官品质为目标,通过单因素试验重点考察蛋白液的浓度、温度、pH值和不同添加剂对各目标值的影响,通过正交试验分析了各因素对蛋白液性能的影响显著性,对工艺条件进行了优化。结果表明,当污泥蛋白液的浓度为25% (300mL)、温度50℃、pH 12、茶多酚0.4g、β-环糊精0.8g、蔗糖0.5g、作用时间为40min时,污泥蛋白发泡液的性能较理想,此时发泡性为22.7cm,稳泡性22.2cm,脱色率43.1%,感官评价分数4.19。 在~(60)Coγ-ray/H_2O_2法中,通过与单独~(60)Coγ-ray及单独H_2O_2处理工艺相比,~(60)Coγ-ray/H_2O_2法对污泥蛋白发泡液功能特性的改善更具可行性。采用正交试验考察了蛋白液浓度、pH值、过氧化氢添加量和辐照剂量等因素对污泥蛋白液各目标值的影响显著性。结果发现,H_2O_2对发泡性的影响较显著,pH值对于稳泡性、脱色率及感官品质的影响较明显,而四因素中蛋白液浓度对各目标的影响均不显著。应用多目标优化,确定了最优工艺条件:pH 8.7,过氧化氢浓度0.4% (体积比),辐照剂量2.0kGy,此时脱色率为64.1401%,发泡性22.1520cm,稳泡性20.5116cm,感官测评分数为3.2070。对~(60)Coγ-ray、H_2O_2及~(60)Coγ-ray/H_2O_2作用过程的反应机理进行了分析,推导了过程中有色物质降解动力学模型。结果显示~(60)Coγ-ray/H_2O_2法中存在协同效应,强化因子达14.29。 最后对化学法与~(60)Coγ-ray/H_2O_2法处理的污泥蛋白发泡液进行了可行性研究,结果表明化学法与~(60)Coγ-ray/H_2O_2法在改善污泥蛋白液功能特性方面均是可行的,但化学法的经济成本较高,而~(60)Coγ-ray/H_2O_2法无论从经济效益、社会效益、环保效益还是工艺上考虑都具有显著的优势。


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