苹果重金属富集律及甜菜渣吸附果汁重金属的研究.pdf

苹果重金属富集规律及甜菜渣吸附果汁重金属的研究 田洪磊 摘要我国一些主要苹果产区存在的重金属污染问题，主要原因是工业废水对 灌溉水质的污染造成金属离子在果实中的富集，且苹果果实存在对cu“、Pb“、Cd2+ 优先富集的特点。在人们食品安全意识不断提高，及苹果鲜果、浓缩苹果汁金属 离子更严格含量标准提出的情况下，依据所建立的苹果质量安全预警系统的要求， 本文探讨了苹果果实中重金属富集的规律及苹果汁重金属离子去除的方法，力图 为所建立的苹果质量安全预警系统中的快速反应体系提供信息服务。 甜菜渣是甜菜制糖工业的主要废弃物，除部分用作动物饲料外，未能有效利 用。其中含有20％左右的粗纤维，经过适当的提取工艺，低温干燥，基团改性后可 得吸附性强的鳌合／离子交换纤维。本论文就是利用改性甜菜纤维研究其对金属离 子的吸附性能。以甜菜纤维具有吸附阳离子性能为基础，引入离子交换性能强的 巯基，制备高吸附型巯基甜菜纤维，为控制果汁中的微量元素含量提供方法，同 时为甜菜渣的综合利用开辟了新的途径。 本文主要研究：苹果对重金属富集规律；原料粒度、提取温度、提取时间、 液料比、盐酸液浓度对甜菜纤维提取率的影响，确定最佳的提取条件，获得了甜 菜纤维的最佳脱色方法；并根据纤维素和硫代乙醇酸在乙酸酐和乙酸介质中发生 酯化反应合成SC的原理，得出了巯基甜菜纤维制备的最佳工艺参数：以Cu“、Pb“、 cd2+、As2+为对象，分析研究了巯基甜菜纤维对重金属离子的静态、动态吸附性能 及其可再生性；初步研究了甜菜纤维对苹果汁重金属离子的吸附效果，以期能为 苹果的安全生产提供理论依据和数据支持。 试验结果表明： (1)洛川无公害苹果示范区土壤重金属含量变化较大，依元素不同而异，其 量在各土样之间存在较大的差异性，反映了果园管理的不同对果园土壤质量产生 了明显影响。 (2)在4种重金属中As“污染最为严重，平均污染指数为0．65，Cd“污染次 之，平均污染指数为0．60，Pb“、Cu“重金属污染较轻，综合污染指数均小于l， 土壤重金属污染程度较轻，表明洛川无公害苹果示范园区土壤达到国家无公害苹 果生产的标准，但其中某些样点污染指数有趋近于l的趋势，应该引起该区果园 管理者的注意。 量最高值约为最低值的15．0倍，总体变异系数在35．94％～75．94％之间。园区苹果 果实重金属污染指数均小于l，Cu2+的污染指数相对较高，Pb2+的污染指数相对较 低。 Pb“的富熊能力较弱。 (5)采用化学方法提取甜桨纤维时，影响提取效果因素的主次顺序依次为： 温度、反威体系盐酸浓度、料液比和反应对闯、暇籽粒度。其最佳工教蘩俘：原 麓粒窿为莲O嚣，提毅{基疫80℃，提取霹瘸160min，滚鞋篦14：l，鼗羧溶滚滚褒 0．3话。 (6)用澈氧水对甜菜纤维进行脱色时，温度魁影响脱色效果的主骚因素，其 次为H202用量，pH对脱色效果影响最小。晟佳脱色工艺条件为：H202用量4％、温 度50℃、脱色时间4h、pH=6．0。 (7)农蕊羹嚣菜纾维匏豢l餐整个过程中，影蛹麓基含量因素戆圭次联痔为： 反应体系鹣羧度反应时阕反应温度蘸辩配魄。由结果褥出矮俊缀合秀：蘸 料配比为5：1(硫代乙醇酸mL／纤维素g)，反应体系酸液浓度为0．3％，反应温度为 50℃，反威时问为18h，最大虢基含量达2．o％。 (8)巯基甜菜纤维对金属离子的静态吸附试验结果表明：巯基甜菜纤维对 Cu“、pb2+、Cd2+、As2+金属离子均其存较强熬吸附经熊，啜辫速度抉。搅拌对闯、 燕基蘩菜纾维嗣量、鳝整、滠爱辩稷藩效票餐毒不蕊程囊翡影舔，葵审蛾僮、蔽 附温度是影响巯基甜菜纤维吸附作用的主要因素。 加而增加，在pH值为4．0时，对各离子的去除率熬本上达到最大值。熊中Pb2+的 去除率最大，箕最大值为82％：As2+的去除率最小，pH值为4．0时的去除率为27．7％， p珏蓬控载巍4．0左蠢为宣；蔽瓣漩疫为40C、53℃瓣，疆辫效栗交绽零鹗显，箕 中砷离予受温度影响最／j、。在吸附时间相同盼条件下，当吸附温度升离剿40℃后， 各离子去除率基本上达到平衡。其中铜离子的最大浓除率可达到87．3％，镉离子的 最大去除率可达到83．4％，锚离子的最大去除率可遮到93．7％；在不同的吸附温度 下，在吸附时间为80min时，对砷离子的去除效粜才有明显变化，最大去除率达 到33．8髯，从嚣磋定最佳吸残滋淡尧钓℃。 附模型。 吸附模型均不吻合，说明巯基甜菜纤维对As2+的吸