本发明涉及再造烟叶领域，特别是涉及一种再造烟叶中抄造废水中香气组分的回收方法。
背景技术：
再造烟叶是以卷烟生产中的残次烟叶和废弃品制成，性状接近天然烟叶。
造纸法是当前工业生产再造烟叶中主流生产方法，生产工艺采用浸取法提取烟料中的有效成分，如烟碱、糖、香味物质等，浸取液浓缩后调制成涂布液，涂布于浸取固渣和纸板打浆、抄造的纸上，生产出再造烟叶。浸取固渣打浆造纸产生大量的抄造废水，其中含有较多固体悬浮物、胶体和溶解性有机物。抄造废水中的固体悬浮物主要是短纤维，胶体主要是大分子蛋白和多糖类的团聚微粒，溶解性有机物主要包括多糖类、蛋白和多种烟草香气组分，如茄酮、β-紫罗兰酮、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯等。再造烟叶抄造废水呈弱酸性，易腐化变质，需经过处理才能达到gb3544-2008规定的制浆造纸工业水污染物排放标准。
为解决再造烟叶抄造废水的环境污染问题，人们一直在探索具有较高技术经济性的处理方法。再造烟叶企业目前通常采用造纸工业处理抄造废水的传统方法，利用絮凝、气浮、过滤、生化处理或化学降解等技术相结合的方式去除废水中的污染物。如再造烟叶废水治理技术研究与工程实践(给水排水，2005,31:62-64)、再造烟叶生产废水处理研究(工业水处理，2006，26:23-25)、造纸法再造烟叶生产废水的处理(环境科学导刊，2010,29:68-70)、超声波协同fenton氧化法去除造纸法再造烟叶废水cod(环境工程学报，20148:4752-4756)、造纸法再造烟叶废水处理技术(cn200410022326)等。这类造纸工业处理抄造废水的传统方法的技术特点是利用絮凝、气浮或过滤脱除固体悬浮物、胶体，再经好氧、厌氧生化处理或者化学氧化来降解抄造水中的溶解性有机物。近年来，膜分离技术开始被应用于抄造废水的处理，如一种处理抄造废水的超滤装置及其应用方法(cn201310678035)，一种抄造废水闭路循环的方法与装置(cn201310677934)，小孔径卷式超滤膜处理抄造废水的方法与装置(cn201110451414)等，这类膜分离处理抄造废水方法的基本特征是，通过絮凝、精密过滤、超滤膜分离技术，将抄造废水中的悬浮物和大分子有机物脱除以达到排放标准。从已有的“再造烟叶生产中抄造废水处理方法”的报道来看，采用造纸工业抄造废水的传统处理方法是将固体悬浮物、胶体和溶解性有机物脱除或降解；膜分离方法处理抄造废水的方法采用的超滤膜可将大分子有机物有效脱除，而对中小分子量有机物的截留脱除效果并不理想，而且现有的方法都未考虑再造烟叶中香味组分的回收利用。目前已证明，浸取的固渣中含有大量未能在萃取工序浸出的烟草香气组分，由于再造烟叶生产采用浸取的固渣与纸板打浆造纸，因此打浆过程的白水中也含有大量烟草香气组分，这些烟草香味组分在抄造工序造纸时进入抄造废水，现有“再造烟叶抄造废水处理方法”未能回收利用这些烟草香味组分，造成资源浪费。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种再造烟叶生产中形成的抄造废水的香气组分的回收方法、由其形成的截留浓缩液及其用途，用于解决现有技术中的香气组分回收不足等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的。
本发明提供一种抄造废水中香气组分的回收方法，包括如下步骤：
1)将再造烟叶生产过程中形成的抄造废水进行过滤获得第一滤液；
2)第一滤液经絮凝沉降后获得絮凝沉降上清液和絮凝体，絮凝体经离心过滤后获得第二滤液；
3)第二滤液与絮凝沉降上清液合并后用陶瓷微滤膜获得微滤滤出液；
4)所述微滤滤出液再经过超滤获得超滤过滤液；
5)所述超滤过滤液经反渗透过滤浓缩获得含有烟草香气组分的截留浓缩液。
根据上述所述的回收方法，步骤1)中，对抄造废水进行过滤的设备选自筒式过滤机、弧形筛过滤机或离心过滤机。优选地，所述过滤的滤网目数为100～200目。通过过滤脱除固体悬浮物。
根据上述所述的回收方法，絮凝沉降是在第一滤液中加入絮凝剂，搅拌并静置至少1h。优选地，所述絮凝剂为有机高分子絮凝剂。更优选地，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物。具体如阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂(cpam)：fo4190sh、fo4190pg1、fo4190pg2、fo4190pg3、fo4240sh、fo4240ssh、fo4440sh、fo4440ssh、fo4650sh、fo4650ssh、fo4800sh等，阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂(apam)：an926shu、an926mu、an912shu等，聚丙烯酸絮凝剂：聚丙烯酸钠絮凝剂(paas)、聚丙烯酸钾絮凝剂(kpam)等。优选地，所述絮凝剂的添加量为第一滤液质量的0.05wt％～0.5wt％。
根据上述所述的回收方法，絮凝体离心过滤时所用的设备为卧螺离心机、管式离心机或碟式离心机。
根据上述所述的回收方法，步骤3)中，所述陶瓷微滤膜的平均孔径为25～200nm。优选地，陶瓷过滤膜的操作压力为0.1mpa～1.0mpa。通过陶瓷微滤膜可除去料液中的大分子蛋白和胶体微粒。
根据上述所述的回收方法，步骤4)中，超滤步骤截留分子量为500d。超滤可采用超滤膜进行。优选地，超滤的操作压力为0.1mpa～0.6mpa。通过超滤去除中小分子量蛋白和色素。
根据上述所述的回收方法，步骤5)中，反渗透过滤的操作压力为0.6mpa～1.5mpa。优选地，步骤5)中，反渗透过滤的浓缩倍数为5～50倍。反渗透出水达到gb3544-2008规定的制浆造纸工业水污染物排放标准。反渗透截留浓缩液富含烟草香气组分，可回用于再造烟叶生产萃取等工序。
根据上述所述的回收方法，所述香气组分为选自茄酮、二氢大马酮、香叶基丙酮、β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、3-羟基-β-二氢大马酮、3-氧代-α-紫罗兰醇和新植二烯中的一种或多种。
本发明还公开了一种采用如上述所述的回收方法获得的截留浓缩液。
本发明还公开了如上述所述的截留浓缩液用于再造烟叶生产中提高再造烟叶香气的用途。
根据本申请上述所述的用途，所述截留浓缩液可添加至涂布液中提升香气组分含量，或回用于再造烟叶生产萃取等工序，提高浸取液中香气组分，并最终提升再造烟叶中香气组分含量。
与现有技术相比，本发明的改进以及技术效果主要体现在：
本发明中技术方案采用了絮凝结合膜分离处理再造烟叶抄造废水回收香气组分的工艺；再造烟叶抄造废水经过过滤脱除固体悬浮物，滤清液经过絮凝和陶瓷膜过滤，料液中的大部胶体微粒和大分子蛋白被脱除，陶瓷膜过滤后的滤液经过超滤脱除中小分子蛋白和色素，再经过反渗透浓缩，反渗透出水达到中华人民共和国gb3544-2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》，截留浓缩液可添加至涂布液中提升香气组分含量，或回用于再造烟叶生产萃取等工序，提高浸取液香气组分，最终提升再造烟叶中香气组分含量。因此，本发明所述的工艺实现了再造烟叶抄造废水的综合处理和香气组分的回收利用，不会造成环境污染。
附图说明
图1显示为本发明的回收方法的工艺流程示意图
图2显示为本发明实施例4中抄造废水香味成分回收效率
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中回收方法的工艺如图1所示。
实施例1
本实施例中提供一种再造烟叶生产中形成的抄造废水的香气组分的回收方法，步骤如下：
1)再造烟叶抄造废水的过滤处理：再造烟叶抄造废水用板框过滤机过滤脱除固体悬浮物，获得第一滤液；
2)絮凝处理：在搅拌条件下向第一滤液中加入聚丙烯酰胺絮凝剂，聚丙烯酰胺添加量为滤清液质量的0.15wt％，絮凝剂添加完成后继续搅拌5分钟停止搅拌，絮凝沉降3小时，放出上清液，沉降池底部的絮凝体用卧螺离心机过滤后获得第二滤液；
3)陶瓷膜过滤：第二滤液和絮凝沉降上清液通过平均孔径为50纳米的陶瓷微滤膜过滤获得微滤滤出液，陶瓷微滤膜的过滤操作压力为0.1mpa。在操作压力范围内，过滤通量急剧下降时可以用清洗液对陶瓷膜进行清洗；
4)超滤：步骤3)得到的微滤滤出液通过截留分子量为500da的超滤膜过滤，超滤的操作压力为0.6mpa；
5)反渗透：步骤4)得到的超滤过滤液在0.6mpa操作压力下进行反渗透过滤浓缩，浓缩倍数为3倍，反渗透出水达到中华人民共和国《制浆造纸工业水污染物排放标准》(gb3544-2008)的要求，可作为膜装置冲洗水和抄造用水。截留浓缩液可添加至涂布液中提升香气组分含量，或回用于再造烟叶生产萃取等工序。
在操作压力为0.6mpa下测定反渗透对各种烟草香气组分的截留率，截留率＝(1-c透过液/c母液)×100％。当体积浓缩倍数为3倍时，各烟草中性香气组分的截留率：茄酮，85.58％；二氢大马酮，87.65％；香叶基丙酮，87.52％；二氢猕猴桃内酯，94.16％；3-羟基-β-二氢二氢大马酮，92.91％；3-氧代-α-紫罗兰醇，81.25％；新植二烯，93.92％。整体而言，反渗透对烟草香气组分的截留率在80％以上。
实施例2
本实施例中提供一种再造烟叶生产中形成的抄造废水的香气组分的回收方法，步骤如下：
1)再造烟叶抄造废水的过滤处理：再造烟叶抄造废水用板框过滤机过滤脱除固体悬浮物，获得第一滤液；
2)絮凝处理：在搅拌条件下向第一滤液中加入聚丙烯酸絮凝剂，聚丙烯酸添加量为滤清液质量的0.15wt％，絮凝剂添加完成后继续搅拌5分钟停止搅拌，絮凝沉降3小时，放出上清液，沉降池底部的絮凝体用卧螺离心机过滤后获得第二滤液；
3)陶瓷膜过滤：第二滤液和絮凝沉降上清液通过平均孔径为50纳米的陶瓷微滤膜过滤获得微滤滤出液，陶瓷微滤膜的过滤操作压力为0.5mpa。在操作压力范围内，过滤通量急剧下降时可以用清洗液对陶瓷膜进行清洗；
4)超滤：步骤3)得到的微滤滤出液通过截留分子量为500da的超滤膜过滤，超滤的操作压力0.3mpa；
5)反渗透：步骤4)得到的超滤过滤液在1.0mpa操作压力下进行反渗透过滤浓缩，浓缩倍数为10倍，反渗透出水达到中华人民共和国《制浆造纸工业水污染物排放标准》(gb3544-2008)的要求，可作为膜装置冲洗水和抄造用水。截留浓缩液可添加至涂布液中提升香气组分含量，或回用于再造烟叶生产萃取等工序。
在操作压力为1mpa下测定反渗透对各种烟草香气组分的截留率，截留率＝(1-c透过液/c母液)×100％。当体积浓缩倍数为10倍时，各烟草中性香气组分的截留率：茄酮，93.02％；二氢大马酮，94.25％；香叶基丙酮，92.16％；二氢猕猴桃内酯，99.12％；巨豆三烯酮，94.28％；3-羟基-β-二氢二氢大马酮，97.8％；3-氧代-α-紫罗兰醇，88.32％；新植二烯，99.91％。整体而言，反渗透对烟草香气组分的截留率在90％以上。
实施例3
本实施例中提供一种再造烟叶生产中形成的抄造废水的香气组分的回收方法，步骤如下：
1)再造烟叶抄造废水的过滤处理：再造烟叶抄造废水用板框过滤机过滤脱除固体悬浮物，获得第一滤液；
2)絮凝处理：在搅拌条件下向第一滤液中加入聚丙烯酰胺絮凝剂，聚丙烯酰胺添加量为滤清液质量的0.05wt％，絮凝剂添加完成后继续搅拌5分钟停止搅拌，絮凝沉降5小时，放出上清液，沉降池底部的絮凝体用卧螺离心机过滤后获得第二滤液；
3)陶瓷膜过滤：第二滤液和絮凝沉降上清液通过平均孔径为50纳米的陶瓷微滤膜过滤获得微滤滤出液，陶瓷微滤膜的过滤操作压力为1.0mpa。在操作压力范围内，过滤通量急剧下降时可以用清洗液对陶瓷膜进行清洗；
4)超滤：步骤3)得到的微滤滤出液通过截留分子量为500da的超滤膜过滤，超滤的操作压力0.6mpa；
5)反渗透：步骤4)得到的超滤过滤液在1.5mpa操作压力下进行反渗透过滤浓缩，浓缩倍数为20倍，反渗透出水达到中华人民共和国《制浆造纸工业水污染物排放标准》(gb3544-2008)的要求，可作为膜装置冲洗水和抄造用水。截留浓缩液可添加至涂布液中提升香气组分含量，或回用于再造烟叶生产萃取等工序。
在操作压力为1mpa下测定反渗透截留液、反渗透出水与抄造废水中的香味成分，结果如下表所示。表1反渗透截留液、反渗透出水与抄造废水中香味成分
实施例4
本实施例中提供一种再造烟叶生产中形成的抄造废水的香气组分的回收方法，步骤如下：
1)再造烟叶抄造废水的过滤处理：再造烟叶抄造废水用板框过滤机过滤脱除固体悬浮物，获得第一滤液；
2)絮凝处理：在搅拌条件下向第一滤液中加入聚丙烯酰胺絮凝剂，聚丙烯酰胺添加量为滤清液质量的0.3wt％，絮凝剂添加完成后继续搅拌5分钟停止搅拌，絮凝沉降2小时，放出上清液，沉降池底部的絮凝体用卧螺离心机过滤后获得第二滤液；
3)陶瓷膜过滤：第二滤液和絮凝沉降上清液通过平均孔径为50纳米的陶瓷微滤膜过滤获得微滤滤出液，陶瓷微滤膜的过滤操作压力为0.8mpa。在操作压力范围内，过滤通量急剧下降时可以用清洗液对陶瓷膜进行清洗；
4)超滤：步骤3)得到的微滤滤出液通过截留分子量为500da的超滤膜过滤，超滤的操作压力0.5mpa；
5)反渗透：步骤4)得到的超滤过滤液在1.2mpa操作压力下进行反渗透过滤浓缩，浓缩倍数为15倍，反渗透出水达到中华人民共和国《制浆造纸工业水污染物排放标准》(gb3544-2008)的要求，可作为膜装置冲洗水和抄造用水。截留浓缩液可添加至涂布液中提升香气组分含量，或回用于再造烟叶生产萃取等工序。
在操作压力为1.2mpa下测定反渗透截留液、抄造废水中的香味成分，计算香味成分的回收效率，回收效率＝(c反渗透截留液*v反渗透截留液/c抄造废水*v抄造废水)×100％。结果如图2所示。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
技术特征：
1.一种抄造废水中香气组分的回收方法，包括如下步骤：
1)将再造烟叶生产过程中形成的抄造废水进行过滤获得第一滤液；
2)第一滤液经絮凝沉降后获得絮凝沉降上清液和絮凝体，絮凝体经离心过滤后获得第二滤液；
3)第二滤液与絮凝沉降上清液合并后用陶瓷微滤膜获得微滤滤出液；
4)所述微滤滤出液再经过超滤获得超滤过滤液；
5)所述超滤过滤液经反渗透过滤浓缩获得含有烟草香气组分的截留浓缩液。
2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤1)中，对抄造废水进行过滤的设备选自筒式过滤机、弧形筛过滤机或离心过滤机。
3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，絮凝沉降是在第一滤液中加入絮凝剂，搅拌并静置至少1h；和/或所述絮凝剂的添加量为第一滤液质量的0.05wt％～0.5wt％。
4.根据权利要求3所述的回收方法，其特征在于，所述絮凝剂为有机高分子絮凝剂。
5.根据权利要求4所述的回收方法，其特征在于，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物。
6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，絮凝体离心过滤时所用的设备为卧螺离心机、管式离心机或碟式离心机。
7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤3)中，所述陶瓷微滤膜的平均孔径为25～200nm；和/或步骤4)中，超滤步骤截留分子量为500da。
8.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述香气组分为选自茄酮、二氢大马酮、香叶基丙酮、β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、3-羟基-β-二氢大马酮、3-氧代-α-紫罗兰醇和新植二烯中的一种或多种。
9.一种采用如权利要求1～8任一项所述的回收方法获得的截留浓缩液。
10.如权利要求9所述的截留浓缩液用于再造烟叶生产中提高再造烟叶香气的用途。
技术总结
本发明提供一种抄造废水中香气组分的回收方法、截留浓缩液及用途，所述回收方法包括如下步骤：1)将再造烟叶生产过程中形成的抄造废水进行过滤获得第一滤液；2)第一滤液经絮凝沉降后获得絮凝沉降上清液和絮凝体，絮凝体经离心过滤后获得第二滤液；3)第二滤液与絮凝沉降上清液合并后用陶瓷微滤膜获得微滤滤出液；4)所述微滤滤出液再经过超滤获得超滤过滤液；5)所述超滤过滤液经反渗透过滤浓缩获得含有烟草香气组分的截留浓缩液。本发明所述的回收方法实现了再造烟叶抄造废水的综合处理和香气组分的回收利用，简单易行，并且不会造成环境污染。
技术开发人、权利持有人：王嘉乐;吴达;毕艳玖;戚大伟;董惠忠;安彤
