一种高效节能型的整米循环除镉方法技术

本发明专利技术公开了一种高效节能型的整米循环除镉方法，属于稻米精深加工及食品安全技术领域。本发明专利技术采用复合酸除镉剂进行整米除镉，并且在酸性条件下对含镉除镉剂进行固化，实现除镉剂重复利用。本发明专利技术能够有效降低整米及除镉剂中的镉含量，有效节约除镉用水，且保证了除镉工艺过程安全健康，除镉废水得到有效的处理，不会造成二次污染。其中，经过一次除镉后的复合酸型除镉剂调节pH至1‑3后仍具有一定的除镉效果，本发明专利技术的除镉剂可循环使用2～3次，然后经过固化后进一步循环使用1～2次，耗水量可从3吨水/吨米减少至1.4吨水/吨米。

An Efficient and Energy-saving Method for Cadmium Removal in Whole Rice Cycle

The invention discloses an efficient and energy-saving whole rice recycling cadmium removal method, which belongs to the technical field of rice intensive processing and food safety. The invention adopts compound acid cadmium remover to remove cadmium in whole rice, solidifies cadmium-containing cadmium remover under acidic conditions, and realizes the reuse of cadmium remover. The invention can effectively reduce the cadmium content in whole rice and cadmium remover, effectively save water for cadmium removal, ensure the safety and health of the cadmium removal process, effectively treat the cadmium removal wastewater, and do not cause secondary pollution. Among them, the compound acid type cadmium remover has certain effect of removing cadmium after adjusting the pH to 1_3 after one time of removing cadmium. The cadmium remover can be recycled for 2-3 times, then further recycled for 1-2 times after solidification, and the water consumption can be reduced from 3 tons of water/ton of rice to 1.4 tons of water/ton of meter.

【技术实现步骤摘要】
一种高效节能型的整米循环除镉方法
本专利技术涉及一种高效节能型的整米循环除镉方法，属于稻米精深加工及食品安全

技术介绍
随着国内工业化进程的不断推进以及地区工业化水平不断提高，重金属被工业应用后伴随着“三废”的肆意排放，进而引起一系列环境污染问题，如今正蔓延至农业领域，并严重威胁到农业生产和人类健康，其中镉污染最为严重。游离态的镉具有极强被植物吸收的能力并随着根部及茎部组织转移至其他不同部位，包括如稻米、小麦、玉米等农作物的籽粒部位，成为镉迁移至食物链的关键途径。镉在食物链中不断富集，对人体的毒性作用也逐渐显现。普通群体摄入镉的主要途径有膳食摄入、呼入含镉灰尘、吸烟等，再经血液输到人体各个部位，与机体的生物大分子产生多种毒性反应，其中肾脏、肝脏和骨骼等组织器官是机体中镉的主要富集区域，加上镉长达10-40年的半衰期，给人体肝、肾、骨骼及中枢造成严重的损害。水稻极强的镉富集能力使得其成为重金属镉污染的“重灾区”。目前针对镉污染治理主要从土壤修复、污水治理以及粮食精深加工等三个方面着手研究。土壤修复及污水治理虽能治本，但任务艰巨，短期内难以见效，而利用稻米精深加工技术，虽然治标不治本，却能切实解决了稻米重金属超标的迫切问题，具有重要的应用价值，然而稻米除镉技术主要利用酸性条件下湿法处理，水成为除镉过程的关键介质，耗水量大且含镉废水的二次污染严重限制了现有稻米除镉技术的工业化应用。现有技术通常在中性和弱碱性条件下对酸性的含镉废水进行固化处理，且在处理后将直接按工业废水排放，无法实现水资源的重复利用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种高效节能型的整米循环除镉方法，实现了水的循环利用，大大节约了加工用水，同时对含镉废水进行酸性条件下的固化处理，提高除镉剂的循环利用率并防止了二次污染，可大大降低工业生产的耗水量。本专利技术的第一个目的是提供一种高效节能型的整米循环除镉方法，包括如下步骤：(1)取镉超标大米，添加复合酸除镉剂进行1～3h除镉反应，反应后过滤得到大米和除镉剂废液；(2)向步骤(1)得到的大米中加水进行清洗，清洗后过滤得到除镉大米和清洗水；(3)将步骤(1)的除镉剂废液和步骤(2)的清洗水合并得到混合液；(4)把步骤(3)得到的混合液pH调节至1～3，作为复合酸除镉剂按照步骤(1)～(3)重复使用1～3次；(5)向最后得到的混合液中加入固化剂进行固化反应40～100min，反应后过滤得到滤液；(6)把步骤(5)得到的滤液pH调节至1～3，作为复合酸除镉剂按照步骤(1)～(3)重复使用1～2次；(7)向最后得到的混合液中添加固化剂进行固化反应，过滤后将滤液排除；其中，所述复合酸除镉剂为柠檬酸：盐酸：乳酸按照6～9:1～3:1混合而成，除镉剂pH范围在1～3；所述固化剂为谷类蛋白和螯合剂的混合物。在本专利技术中，柠檬酸、盐酸和乳酸的质量浓度均为3.6％。进一步地，在步骤(1)中，复合酸除镉剂与镉超标大米的质量比为复合酸除镉剂：镉超标大米1～3:1。进一步地，在步骤(2)中，水的添加量为镉超标大米重量的0.8～1.2倍。进一步地，在步骤(5)中，所述固化剂的添加量为2～10g/L。进一步地，所述固化剂中，谷类蛋白与螯合剂的质量比为1000:2～6。进一步地，所述的谷类蛋白为大米蛋白、大豆蛋白和小麦蛋白中的一种或一种以上组合。进一步地，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、硫酸铜、硫酸锌、醋酸钠和焦磷酸钠中的一种或一种以上组合。进一步地，所述的镉超标大米中的镉含量为0.2～1.0mg/kg。进一步地，在步骤(4)或步骤(6)中，所述的pH通过柠檬酸、盐酸或乳酸进行调节。进一步地，所述方法还包括如下步骤：在步骤(2)之后，采用碱液对除镉大米进行整米中和，使米水混合物的pH达到5.8-6.4，然后采用水清洗大米。进一步地，所述碱液为pH为8.5-10.5的氢氧化钠溶液。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够有效降低整米及除镉剂中的镉含量，有效节约除镉用水，且保证了除镉工艺过程安全健康，除镉废水得到有效的处理，不会造成二次污染。其中，经过一次除镉后的复合酸型除镉剂调节pH至1-3后仍具有一定的除镉效果，本专利技术的除镉剂可循环使用2～3次，然后经过固化后进一步循环使用1～2次，耗水量可从3吨水/吨米减少至1.4吨水/吨米。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。本专利技术所述技术方案，如未特备说明，均为本领域的常规技术；所述试剂或材料，如未特别说明，均来源于商业渠道。除镉率％＝(初始镉含量-除镉后大米中残余量)/初始镉含量×100％实施例1：分别取镉含量为0.251mg/kg镉超标大米1和镉含量为0.374镉超标大米2，分别置于反应罐中漂洗，按米：除镉剂比例1:2添加复合酸除镉剂，除镉反应2小时。其中，除镉剂配比为柠檬酸：盐酸：乳酸＝8:1:1，除镉剂pH范围在1-3。加入与大米等重量的清洗水循环清洗30min，由于大米具有30％左右的吸水能力，加上过滤过程中的水损失，2吨除镉剂只能回收1.3吨左右，而清洗水的回收率在85％左右，因此，清洗后将除镉剂及清洗水合并，约为2.15吨，采用3.6％的盐酸调节除镉剂pH范围在1-3，仍具有一定的除镉效果，用于下一批镉超标大米的除镉反应。经过几次循环后，除镉剂除镉效果见表1：表1除镉剂循环使用除镉效果镉超标大米1镉超标大米2一次循环除镉剂除镉率(％)73.6％75.9％二次循环除镉剂除镉率(％)71.1％73.3％三次循环除镉剂除镉率(％)69.5％67.9％由于除镉剂3次使用后，除镉效率显著下降，且大米溶出物增多，因此复合酸型除镉剂经3次循环使用较为合理。原方法处理3吨米需要消耗9吨水，采用本专利技术的方法处理3吨米只需要消耗5吨水，每加工1吨大米可节约1.33吨水，且酸用量降低。进一步，将循环3次后的除镉剂进入镉固化罐中，添加大米蛋白和EDTA，大米蛋白的添加量为5g/L，EDTA的添加量为15mg/L，搅拌反应60min，反应结束后除镉剂经过板框过滤，去除其中的谷类蛋白和大米溶出物；然后采用3.6％的盐酸调节除镉剂pH范围在1-3，用于下一批镉超标大米1和镉超标大米2的除镉，除镉效果见表2：表2固化后除镉剂除镉效果镉超标大米1镉超标大米2固化后一次循环除镉剂除镉效果70.2％72.5％固化后二次循环除镉剂除镉效果68.9％70.3％除镉剂经固化后，经过两次循环后，除镉效率下降，大米溶出物增多，因此，固化后的除镉剂经2次循环使用较为合理，两次循环后将除镉剂进入固化罐中，进行第二次固化，然后按照废水排除。即原来的除镉剂可多处理两吨大米，原方法处理5吨大米需要15吨水，而采用本专利技术的方法，处理5吨大米只需要7吨的水，耗水量从3吨水/吨米减少至1.4吨水/吨米。实施例2：(1)取镉超标大米，于反应罐中漂洗，按米：除镉剂比例1:2添加复合酸除镉剂，除镉反应2小时后排出。其中，除镉剂配比为柠檬酸：盐酸：乳酸＝8:1:1，除镉剂pH范围在1-3。(2)加入与大米等重量的清洗水循环清洗30min，反应后除镉剂及清洗水一同进入罐中，然后采用3.6％的盐酸调节除镉剂pH范围在1-3，用于第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效节能型的整米循环除镉方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取镉超标大米，添加复合酸除镉剂进行1～3h除镉反应，反应后过滤得到大米和除镉剂废液；(2)向步骤(1)得到的大米中加水进行清洗，清洗后过滤得到除镉大米和清洗水；(3)将步骤(1)的除镉剂废液和步骤(2)的清洗水合并得到混合液；(4)把步骤(3)得到的混合液pH调节至1～3，作为复合酸除镉剂按照步骤(1)～(3)重复使用1～3次；(5)向最后得到的混合液中加入固化剂进行固化反应40～100min，反应后过滤得到滤液；(6)把步骤(5)得到的滤液pH调节至1～3，作为复合酸除镉剂按照步骤(1)～(3)重复使用1～2次；(7)向最后得到的混合液中添加固化剂进行固化反应，过滤后将滤液排除；其中，所述复合酸除镉剂为柠檬酸：盐酸：乳酸按照6～9:1～3:1混合而成，除镉剂pH范围在1～3；所述固化剂为谷类蛋白和螯合剂的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种高效节能型的整米循环除镉方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取镉超标大米，添加复合酸除镉剂进行1～3h除镉反应，反应后过滤得到大米和除镉剂废液；(2)向步骤(1)得到的大米中加水进行清洗，清洗后过滤得到除镉大米和清洗水；(3)将步骤(1)的除镉剂废液和步骤(2)的清洗水合并得到混合液；(4)把步骤(3)得到的混合液pH调节至1～3，作为复合酸除镉剂按照步骤(1)～(3)重复使用1～3次；(5)向最后得到的混合液中加入固化剂进行固化反应40～100min，反应后过滤得到滤液；(6)把步骤(5)得到的滤液pH调节至1～3，作为复合酸除镉剂按照步骤(1)～(3)重复使用1～2次；(7)向最后得到的混合液中添加固化剂进行固化反应，过滤后将滤液排除；其中，所述复合酸除镉剂为柠檬酸：盐酸：乳酸按照6～9:1～3:1混合而成，除镉剂pH范围在1～3；所述固化剂为谷类蛋白和螯合剂的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，复合酸除镉剂与镉超标大米的质量比为复合酸除镉剂：镉超标大米1～3:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，王韧，陈正行，朱伟，邓波，王涛，李克强，许亚丽，
申请(专利权)人：江南大学，湖南聚宝金昊生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32