本发明专利技术公开了一种从凤眼莲即水葫芦中分离与回收钾素的方法。其特征在于，将新鲜凤眼莲用适当浓度盐酸浸提，经挤压分离残渣得浸提液；加入碳酸钾溶液，过滤沉淀，滤液过填料塔；清液过强酸性阳离子交换树脂，使大部分钾被交换到柱上；再用较低浓度盐酸洗下柱上的钾，加入固体碳酸钾，中和流出液酸度使成中性，最后加入沉淀剂酒石酸溶液，沉淀其中的钾使之成为酒石酸氢钾，将沉淀物脱水并干燥即为本发明专利技术的酒石酸氢钾成品，该酒石酸氢钾是食品及制药工业的需求的原料。本发明专利技术不仅较好地消除了环境中泛滥成灾的凤眼莲草害，同时也回收了环境中宝贵的钾素资源，是一种环境污染治理和资源优化利用新途径。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于从植物中提取钾素的方法，具体地说是从一种水生植物凤眼莲即水葫芦中分离与回收钾素的方法，该钾素产品可以在食品工业和制药工业上应用。
技术介绍
近年来，凤眼莲即水葫芦(英文名称Water hyacinth，Eichhomia crassipes)，属雨久花科，凤眼兰属，原产南美，是一种在世界各地水域中普遍快速生长的一种多年生水生植物，特别是在一些富营养化的水域，这种植物的繁殖速度是相当地惊人，以至于形成当今水域环保治理的突出问题(见中国专利技术专利申请公开说明书，申请号03104097.7)。近些年来凤眼莲在我国南方江河湖泊中的迅速繁衍，由于管理不到位，其泛滥结果为堵塞河道，腐败后污染水质，妨碍其它水生植物生长，造成生态失衡。尽管生物防治被认为是较好的方法，但到目前，还没有行之有效的可以大面积推广的生物防治方法。最直接最有效防治水葫芦的方法是将其打捞除掉(见中国专利技术专利申请公开说明书，申请号03116012.3)，但单纯打捞，在经济上只有付出，而无产出，这种方法实际上难以被接受。在现有水葫芦资源化利用方式中，最普遍的是将水葫芦与其它物料如塘泥、动物粪便等进行好氧或厌氧堆制，产生沼气及制备有机肥(见中国专利技术专利申请公开说明书，申请号99116385.0和03116305.X)，也有利用水葫芦作原料生产食品的报道(见中国专利技术专利申请公开说明书，申请号00114569.X)但这些传统利用方式所得产品价值较低，与高昂的打捞费用抵消后已没有经济效益可言，这是水葫芦不能得到彻底治理的根本原因。要利用包括凤眼莲在内的水生植物来净化水体，关键是找到综合利用水生植物资源的最佳途径。科学研究表明，凤眼莲含有十分丰富的钾素，其干物质中K2O的含量达6％-7％，明显高于一般植物。根据文献调研结果，有用化学分离方法从水葫芦植株中回收Ag等贵重金属(Water Sci.Technol.，1987，Vol.19(10)，Utilization of water hyacinth for removal and recovery of silver from industrial wastewater)，但用化学分离方法分离并回收水葫芦植株中的钾素，截止到目前为止国内外还是一个空白。如果通过一定方法回收凤眼莲中的钾素，这样既可避免其过度繁衍造成的二次污染，保持水体的生态平衡，在理论上具有一定的学术价值，而且还能将凤眼莲的治理和资源有效利用结合起来，在实际应用上可以显著弥补打捞费用或减少其他加工产品的成本，可以创造更好的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种从凤眼莲植物中分离与回收钾素的方法，以有效地利用环境中的钾素，同时为治理凤眼莲对环境的污染提供一种新的处理途径。一种，其特征在于，先将新鲜凤眼莲植物用6-8mol/L盐酸浸提，经挤压分离得浸提液；然后加入碳酸钾溶液，并过滤产生的少量沉淀；用装有活性炭的填料塔除去色素和水溶性的有机物；所得清液通过强酸性阳离子交换树脂，使大部分K+被交换到柱上；用2-3mol/L的盐酸洗下柱上的K+，再加入固体碳酸钾中和流出液酸度使成中性，最后加入沉淀剂酒石酸溶液，沉淀其中的K+为酒石酸氢钾；沉淀后的溶液可用于溶解酒石酸作为沉淀剂使用，最后将沉淀物脱水并干燥为酒石酸氢钾成品。本专利技术所得酒石酸钾是食品及制药工业广泛需求的化工原料。因此本专利技术不仅较好地消除了环境中泛滥成灾的水葫芦草害，同时回收了环境中宝贵的钾资源，是一种环境污染治理与水生植物资源优化利用新途径。更纤细的技术细节如下列步骤所述 1)将新鲜凤眼莲沥干至含水量90％，每100kg加入2000-2500ml 6-8mol/L盐酸(商品)溶液，捣碎成浆液；2)将步骤1)的浆液浸提0.5h，用板框压滤机过滤，挤压至残渣含水40-60％，得到滤液1，将该滤液放置过夜，弃去残渣；3)将步骤2)的滤液1中加入10～15％碳酸钾(商品)溶液9～11L中和酸度和沉淀部分钙、镁，将沉淀过滤，得到滤液2，并弃去沉淀；4)将步骤2)的滤液2过装有活性炭的填料塔吸附其中的色素和水溶性的有机物，得到滤液3，使滤液3含钾大于0.9％；5)将滤液3以1L/h流量进入强酸性阳离子交换树脂，监测过柱溶液的钾浓度，当K+高于0.1％时停止交换，弃去淋出液；6)用2-3mol/L盐酸10L洗下柱上K+，得到含钾为6-10％，为0.2-0.4mol/L的酸性流出液；7)在步骤6)的酸性流出液中加入固体碳酸钾300-350克，至溶液pH＝6-8，使该溶液的K+达到10-12％并呈中性；8)在步骤7)得到的溶液中加入浓度为50-100％的酒石酸(商品)5-10L，沉淀K+为酒石酸氢钾，并过滤；9)将步骤8)得到的沉淀物脱水，置60℃下烘干即为酒石酸氢钾产品。应用本专利技术从凤眼莲植物中制备酒石酸氢钾的经济效益估算据有关市场信息分析，目前酒石酸商品原料价为人民币9000元/吨，碳酸钾商品原料价为人民币4500元/吨，盐酸商品原料价为人民币600元/吨，食品级酒石酸氢钾商品价为人民币12000元/吨。采用本专利技术的技术，从每吨新鲜凤眼莲植物(按鲜叶、茎含水量为90％计)，可提取钾素6kg，消耗碳酸钾原料30kg、酒石酸原料90kg、盐酸70kg，得到酒石酸氢钾为97kg。扣除生产成本后，每吨凤眼莲可新增产值人民币177元。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。具体实施例方式实施例1取沥干后含水量至90％的新鲜凤眼莲植物100kg，加入8mol/L盐酸溶液2000ml，用植物匀浆机捣碎后浸提(往复振荡)半小时，用板框压滤机挤压出浸渍液，约9000ml，放置过夜，挤压浸渍液后的植物残渣含水50％。经挤压分离所得浸提液加入12％碳酸钾溶液10升中和酸度和沉淀部分钙、镁，将沉淀过滤，用装有活性炭的填料塔除去色素及水溶性的有机物，所用填料塔底部用玻璃棉填充，填充层高度为柱高的1/10，吸附柱的长径比为10，内装粒径为2-3mm的活性炭颗粒，该填料塔的空塔流量为0.5dm3/min。所得清液K+浓度为0.98％，然后通过强酸性阳离子交换树脂柱，流速控制在1L/h左右。树脂柱的主要参数为直径7cm，柱高70cm，容积为2.5L，内装2kg交换容量为220cmol/kg强酸性阳离子交换树脂。过柱溶液的K+浓度为0.1％，弃去淋出液。用2.5mol/L的盐酸10L洗下柱上的K+，得到含钾8.0％，为0.32mol/L的溶液。在溶液中加入300g固体碳酸钾中和其流出液酸度使pH＝7-8，含钾10-12％。最后加入作为沉淀剂用的浓度为50％的酒石酸溶液10.0L，沉淀其中的K+为酒石酸氢钾，用分离出沉淀后的溶液配制成50％浓度的酒石酸再作为沉淀剂使用。所得沉淀(即酒石酸氢钾)用离心机脱水后置60℃温度下烘干，经包装即为本专利技术的产品。经过测试分析，本实施例1可得到4845g酒石酸氢钾，产品纯度为99.5％，钾回收率为87.4％。实施例2取沥干后含水量至90％的新鲜凤眼莲植物100kg，加入6mol/L盐酸溶液2500ml，用植物匀浆机捣碎后浸提(往复振荡)半小时，用板框压滤机挤压出浸渍液，约9000ml，放置过夜，挤压浸渍液后的植物残渣含水50％。经挤压分离所得浸提液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从凤眼莲植物中分离和回收钾素的方法，其特征在于，先将新鲜凤眼莲用６－８ｍｏｌ／Ｌ盐酸浸提，经挤压分离得浸提液；然后加入碳酸钾溶液，并过滤产生的少量沉淀；用装有活性炭的填料塔除去色素和水溶性的有机物；所得清液通过强酸性阳离子交换树脂，使大部分Ｋ↑［＋］被交换到柱上；用２－３ｍｏｌ／Ｌ的盐酸洗下柱上的Ｋ↑［＋］，再加入固体碳酸钾中和流出液酸度使成中性，加入沉淀剂酒石酸溶液，沉淀其中的Ｋ↑［＋］为酒石酸氢钾，将沉淀物脱水并干燥即为酒石酸氢钾成品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱端卫，周文兵，刘大会，米玮婕，汪明霞，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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