[发明专利]一种利用大孔树脂从热水解污泥提取类黑精的方法

说明书

一种利用大孔树脂从热水解污泥提取类黑精的方法，属于类黑精提取技术领域。包括以下主要步骤：(1)将热水解污泥离心、过滤，得到上清液；(2)上清液经XAD16HP大孔树脂的吸附和解吸，获得类黑精洗脱液；(3)将类黑精洗脱液进行水浴旋蒸浓缩，后在冷冻干燥器中进行干燥处理，得到固体类黑精。本发明利用XAD16HP树脂从热水解污泥提取类黑精，具有提取率高、专一性强、成本低等优点，提取所得类黑精可用于其基本组成、化学结构和生物活性等方面的深入研究，具有重要意义。

技术领域

本发明属于类黑精提取技术领域，具体涉及一种利用大孔树脂从热水解污泥提取类黑精的方法。

背景技术

随着人口增长、经济发展和城镇化进程加快，环境污染和资源危机成为全球性问题。剩余污泥作为污水处理过程的副产物，含有病原体、抗生素、重金属等污染物，会对环境和人类健康造成严重危害。同时，剩余污泥中含有大量有机物，使其成为一种潜在的可再生资源。剩余污泥的“减量化、无害化、资源化”是我国乃至全世界亟待解决的环境难题。

厌氧消化是目前最为成熟的污泥处理处置工艺之一，可将剩余污泥中的有机物转化为甲烷。为了获得更高的厌氧消化效率，热水解技术被广泛应用于污泥厌氧消化的预处理。然而，在污泥热水解过程中，会生成一种深棕色、难降解的可溶性有机聚合物，即类黑精。类黑精不仅会影响污泥厌氧消化效果，当其回流至污水处理系统时，也会带来严重的负面效应，如抑制生物脱氮、降低紫外消毒效率等。

类黑精是糖类与氨基化合物(氨基酸、多肽、蛋白质等)之间通过美拉德反应生成的一种结构复杂的高分子聚合物。目前，对类黑精的研究主要集中在食品领域和模式美拉德体系。由于缺少从热水解污泥中提取类黑精的方法，热水解污泥类黑精的研究还停留在早期阶段。开发一种从热水解污泥中提取类黑精的方法，对于深入研究热水解污泥类黑精的结构和性质、调控其不利的影响具有重要意义。

从咖啡、黑蒜等食品中及酿酒废水、糖蜜废水等复杂底物中提取类黑精的研究报道已久，大孔树脂吸附、超滤和透析是使用较为普遍的三种方法。在这些方法中，大孔树脂吸附法在专一性、可操作性和成本等方面展现出了明显的优势。因此，本发明提出一种利用大孔树脂从热水解污泥提取类黑精的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种从热水解污泥中提取类黑精的方法，该发明采用大孔树脂动态吸附方式，具有提取率高、专一性强、成本低等优点。

本发明提供了如下的技术方案：

一种利用大孔树脂从热水解污泥提取类黑精的方法，大孔树脂为XAD16HP大孔树脂，热水解污泥为城镇污水处理厂预脱水污泥经过浆化罐中预热至100℃、主反应器中热水解(温度为160–175℃，压力为6-8bar,时间为30min)、闪蒸罐中减压降温至103-110℃、二沉池出水冷却至常温后排放的热水解污泥。具体包括以下步骤：

(1)将热水解污泥离心，上层溶液过滤，得到上清液，并调节上清液pH至6.5～7.5；

(2)对XAD16HP大孔树脂进行活化预处理，活化后将大孔树脂装入吸附柱中备用；

(3)将一定量的热水解污泥上清液在25℃以一定的流速通过吸附柱进行吸附；

(4)用2倍柱体积的去离子水在25℃以一定的流速冲洗吸附柱，去除非吸附物；

(5)用5倍柱体积的75％酸化乙醇溶液在25℃以一定的流速进行洗脱，得到类黑精洗脱液；

(6)将类黑精洗脱液进行水浴旋蒸浓缩，后在冷冻干燥器中进行干燥处理，得到固体类黑精。

优选的，上述提取方法中，活化预处理过程为：使用去离子水冲洗XAD16HP大孔树脂以去除盐类，再将树脂放入装有75％酸化乙醇溶液的锥形瓶中，置于摇床以150rpm、25℃震摇15～30分钟，然后使用蠕动泵移除乙醇溶液，并用去离子水冲洗大孔树脂至无乙醇味。