【正文】 能調(diào)節(jié)印刷墨水、蠟、油的吸收，提高紙張的耐揉性。電焊條被負(fù)：焊條藥皮材料與海藻酸鈉，海藻酸鉀，海藻酸鈣混合，可粘合被負(fù)藥皮，并濕潤(rùn)藥皮材料，使得在擠壓過程中有足夠的塑性，而且在使用焊接過程中容易燃燒成灰，減少飛濺。此外，海藻酸鈉可應(yīng)用于樹脂涂料、橡膠膏化劑、電池隔極層以及水處理方面。在農(nóng)業(yè)方面，海藻酸鈉可作為種子處理、殺蟲劑、抗病毒材料進(jìn)行應(yīng)用。海藻酸鈉易溶于水，具有增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定、形成凝膠和薄膜的優(yōu)良特性，使其在食品、印染、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)80年代初在食品工業(yè)協(xié)會(huì)、農(nóng)牧漁業(yè)部聯(lián)合召開的全國(guó)食用海藻酸交流會(huì)上，專家充分肯定了海藻酸的食用和藥用價(jià)值，呼吁我國(guó)大力推廣海藻酸的生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)。目前我國(guó)海藻酸鈉的制備是以人工養(yǎng)殖的海帶為原料，但產(chǎn)量有限，只盛產(chǎn)于北方，且生產(chǎn)成本高。而馬尾藻則是熱帶及溫帶海域多年生藻類，我國(guó)沿海地區(qū)的馬尾藻資源豐富， 但我國(guó)對(duì)其利用甚少，本次設(shè)計(jì)便是基于此情況做從馬尾藻中提取海藻酸鈉的工藝設(shè)計(jì)，從一定程度上提高對(duì)中國(guó)沿海地區(qū)野生馬尾藻的利用，另一方面也促進(jìn)了我國(guó)海藻酸鈉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，海藻酸鈉市場(chǎng)需求量也在不斷增長(zhǎng)，因此，開發(fā)國(guó)內(nèi)海藻酸鈉的生產(chǎn)和應(yīng)用，對(duì)我國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展意義重大。目前全世界褐藻膠年產(chǎn)量約為3～4萬噸，其中中國(guó)的年產(chǎn)量約為10000噸。美國(guó)、日本生產(chǎn)的褐藻膠的售價(jià)為5500—8000美元／噸，挪威、法國(guó)膠為5000～7000美元／噸，中國(guó)出口膠由于質(zhì)量欠優(yōu)，售價(jià)只有3500～5000美元／噸，內(nèi)銷膠價(jià)為2．O～4．0萬元(人民幣)／噸（此價(jià)隨海帶等原料價(jià)因素而波動(dòng)）。另外，隨著海藻酸鈉應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，要求使用高純度海藻酸鈉的用戶越來越多。由于我國(guó)目前的生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品純度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)內(nèi)外客戶的要求。比如，隨著印染、印花行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)糊料的要求越來越高，而各種高檔織物印花均需高純度的海藻酸鈉來充當(dāng)糊料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外每年大約需要高純度海藻酸鈉1000多噸。同時(shí)，由于國(guó)內(nèi)外每年用于高檔食品的高純度海藻酸鈉約4000噸。所以僅上述兩個(gè)行業(yè)每年需求高純度海藻酸鈉約5000噸，其市場(chǎng)潛力很大。 在美國(guó)海藻酸鈉被譽(yù)為“奇妙的食品添加劑”，在日本海藻酸鈉被譽(yù)為“長(zhǎng)壽食品”。高粘度海藻酸鈉具有增稠性好，成膜性好，凝膠強(qiáng)度高，成絲性好等優(yōu)點(diǎn)，是良好的食品添加劑，美國(guó)、英國(guó)、挪威以及一些東南亞國(guó)家已經(jīng)將海藻酸鈉廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)。，其中美國(guó)和挪威公司銷售量占71%。國(guó)際海藻酸鈉需求量將穩(wěn)中有升。因此我國(guó)對(duì)海藻酸鈉的生產(chǎn)也應(yīng)加大幅度，而且還應(yīng)該把工作重點(diǎn)放在提高質(zhì)量，增加品種上。食用藻類資源的開發(fā)利用，是當(dāng)前食品研究和應(yīng)用的一個(gè)重要方向。因此，海藻酸鈉作為一種從褐藻類生物中提取的產(chǎn)品在“功能食品”、“保健食品”和“設(shè)計(jì)食品”中具有廣泛的應(yīng)用前景。海藻酸鈉用于開發(fā)緩控釋放制劑越來越引人注目，也已經(jīng)成為一個(gè)熱門課題。海藻酸作為藥物載體在耳科疾病局部治療中也有廣泛的應(yīng)用前景。由于海藻酸鈉能夠保留軟骨細(xì)胞分泌的基質(zhì)，軟骨細(xì)胞在海藻酸鈉中能夠良好地繁殖生長(zhǎng)，可見海藻酸鈉在人造軟骨方面有著重要的應(yīng)用前景。從馬尾藻中提取海藻酸鈉以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，充分利用野生馬尾藻資源，同時(shí)獲得很好的經(jīng)濟(jì)收益。（1）滿足各行各業(yè)產(chǎn)品需求。（2）可以長(zhǎng)遠(yuǎn)解決公司的生存問題，并且為當(dāng)?shù)靥峁└嗟臉I(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的展。（3）做到了真正意義上的綠色產(chǎn)業(yè)。（4）有利于國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。海南大學(xué)2013年畢業(yè)設(shè)計(jì)課題《年產(chǎn)1000噸海藻酸鈉生產(chǎn)工藝流程初步設(shè)計(jì)》任務(wù)書，見附件。（1）按技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行論證，以確定最佳方案；（2）盡可能采用節(jié)能工藝和高效設(shè)備，充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，降低能耗、物耗和生產(chǎn)成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；（3）主體工程與環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生同時(shí)考，以減少“三廢”排放，加強(qiáng)廢渣治理，確保安全生產(chǎn)，消除并盡可能減小工廠生產(chǎn)對(duì)化境的不良影響和對(duì)工廠職工以及周邊地區(qū)居民健康的危害。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）生產(chǎn)方案選擇（2）工藝流程設(shè)計(jì)與論證（3）工藝原理與操作條件說明（4）工藝計(jì)算——物料衡算與熱量衡算（5）生產(chǎn)主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型（6）生產(chǎn)車間設(shè)備配置與布置設(shè)計(jì)（7）編寫項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明書（8）工程設(shè)計(jì)繪圖設(shè)計(jì)重點(diǎn)：生產(chǎn)方案選擇；工藝流程設(shè)計(jì)與論證；工藝計(jì)算；設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型。年產(chǎn)1000噸海藻酸鈉，年工作日為300天，全天候連續(xù)生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的海藻酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參考中華人民共和國(guó)海藻酸鈉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也可適當(dāng)根據(jù)客戶對(duì)產(chǎn)品的需求進(jìn)行改造。 表1 中華人民共和國(guó)海藻酸鈉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目 指標(biāo) 分類工業(yè)級(jí) 執(zhí)行：中國(guó)農(nóng)業(yè)部 SC/T 34011985食品級(jí)食品添加劑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB197680粒度30目100%通過或根據(jù)合同要求根據(jù)合同要求水份 %≤14≤14Ph粘度 ()根據(jù)合同要求≥150或按合同要求含鈣量 %≤/硫酸灰份%3037水不溶物%≤≤透明度 cm≥3COMPLY TO STIPULATED重金屬%/≤砷鹽 %/≤鉛%/≤海藻酸鈉常用的提取方法主要有酸凝酸化法，鈣凝酸化法，鈣凝離子交換法和酶解法。下面簡(jiǎn)單介紹前三種提取方法的工藝原理和流程。該提取方法的提取過程如下： 浸泡——切碎——消化——稀釋——過濾、洗滌——酸凝——中和——乙醇沉淀——過濾——烘干——粉碎——成品該提取方法的操作要點(diǎn)及原理如下：（1） 浸泡 加10倍于海帶重量的水，在常溫下浸泡4小時(shí)，%的甲醛，這樣可以將海帶色素固定在表皮細(xì)胞中，不至海帶色素溶于水而導(dǎo)致產(chǎn)品色澤加深。同時(shí)，甲醛對(duì)植物細(xì)胞壁纖維組織有破壞作用，有利于消化過程中海藻酸鹽的置換與溶出。浸泡結(jié)束后取出海帶，用水洗滌直至洗滌液無色。（2） 消化 將切碎的海帶在一定溫度下，加入一定濃度一定體積的Na2CO3溶液進(jìn)行消化。此過程反應(yīng)方程式如下： 2M(Alg)n+nNa2CO3 2nNaAlg+M2(CO3) () 其中M為Ca、Fe等金屬離子，Alg為海藻酸（3） 過濾 消化以后的海帶變成糊狀，比較粘稠，要先加一定量的水將糊狀液體稀釋，再過濾。由于直接抽濾這種糊狀液體速度太慢，因此首先用紗布初濾一次，再將濾液用真空泵抽濾。NaAlg+Hcl Nacl +HAlg()（4） 酸凝 將過濾后的料液加水稀釋，再往料液中緩慢加入稀鹽酸直至開始有絮狀沉淀為止，然后靜置812h,最后往靜置液中緩慢加入稀鹽酸，調(diào)節(jié)PH值約為12，海藻酸凝聚成酸凝塊。去清液，留下酸凝塊。此過程反應(yīng)方程式如下： 2HAlg+Na2CO3NaAlg+H2O+CO2()(5) 中和 在常溫下，邊攪拌邊加入一定濃度Na2CO3溶液溶解酸凝塊，中和完成。此過程反應(yīng)方程式如下： (6) 析出海藻酸鈉 往中和后的溶液中加入濃度為95%的乙醇，結(jié)果析出白色沉淀。由于海藻酸鈉易溶于水，不溶于乙醇，為了得到盡可能多的產(chǎn)品，可以用乙醇將部分溶解在水中的海藻酸鈉一并析出，這樣可以提高提取率。 最后經(jīng)過過濾、干燥、粉碎后即可得到產(chǎn)品。 該工藝流程中酸凝速度慢，需要812個(gè)小時(shí)，而且膠狀沉淀顆粒很小，不好過濾；生產(chǎn)的中間產(chǎn)物海藻酸不穩(wěn)定，易降解，因此，所得產(chǎn)品產(chǎn)率、粘度都很低。 該提取方法提取過程如下：浸泡——切碎——消化——稀釋——過濾、洗滌——鈣析——鹽酸脫鈣——堿溶——乙醇沉淀——過濾——烘干——粉碎——成品 該提取方法的其他步驟與酸凝酸化法相同，只是有以下兩步不同：2NaAlg+Cacl2 2Nacl+Ca(Alg)2 ()（1） 鈣析 將濾液用鹽酸調(diào)節(jié)PH值為67，加入一定量10%的Cacl2溶液進(jìn)行鈣析。此過程反應(yīng)方程式如下： Ca(Alg)2+ Hcl Cacl2 + 2HAlg()(2)鹽酸脫鈣 將鈣凝得到的海藻酸鈣經(jīng)水洗除去殘留的無機(jī)鹽后，用一定體積的10%左右的鹽酸酸化30分鐘，使其轉(zhuǎn)化為海藻酸凝塊，去清液，留下酸凝塊。此過程反應(yīng)方程式如下： 該工藝流程，鈣析的速度比較快，沉淀顆粒也比較大。但在脫鈣過程中，由于采用鹽酸洗脫的方式，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物海藻酸不穩(wěn)定，易降解，因此所得到的的產(chǎn)品收率和粘度都不是很高。 該提取方法提取過程如下： 浸泡——切碎——消化——稀釋——過濾、洗滌——鈣析——離子交換脫鈣——乙醇沉淀——過濾——烘干——粉碎——成品該提取方法的其他步驟與鈣凝酸化法相同，只是采用離子交換脫鈣，即將鈣析后的產(chǎn)品過濾后，再往里加入一定濃度為15%的氯化鈉溶液脫鈣。此過程反應(yīng)方程式如下： Ca(Alg)2 + Nacl 2NaAlg+Cacl2() 利用交換生成的海藻酸鈉，由于海藻酸鈉不溶于乙醇，仍為絮狀凝膠，最后經(jīng)過濾、干燥、粉碎即得成品海藻酸鈉。 在此工藝流程中，鈣析的速度比較快，沉淀顆粒也比較大，采用離子交換脫鈣法所得產(chǎn)品收率較高，%，,遠(yuǎn)高于目前國(guó)際上工業(yè)產(chǎn)品粘度（),而且所得產(chǎn)品均勻性好，儲(chǔ)存過程中粘度穩(wěn)定。 通過對(duì)以上三種生產(chǎn)海藻酸鈉的工藝流程的介紹可以知道，酸凝酸化法和鈣凝酸化法一方面生成的中間產(chǎn)物海藻酸不穩(wěn)定易降解，會(huì)減少海藻酸鈉的提取率，另一方面產(chǎn)生的大量廢酸增大了污水處理的難度，成本增高，處理不當(dāng)，還會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。而鈣凝離子交換法很好地避免以上兩方面的問題。綜合以上分析方法比較考慮，本次設(shè)計(jì)選擇鈣凝離子交換法來生產(chǎn)海藻酸鈉?！扳}凝離子交換法”生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)綜上分析，本課題選取用“鈣凝離子交換法”生產(chǎn)方法，其工藝流程設(shè)計(jì)見圖1所示： 干馬尾藻 浸泡粉碎脫水甲醛浸泡加堿消化兌稀發(fā)泡沉降 過濾鈣化離子交換脫鈣無水乙醇沉淀過濾 烘干 粉碎成品過濾水洗水洗 濃縮 圖1：鈣凝離子交換法生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖“鈣凝離子交換法”工藝流程說明：干馬尾藻經(jīng)計(jì)量后，加入干馬尾藻重量10倍的水浸泡30分鐘后，將濕馬尾藻脫水送入粉碎機(jī)破碎至23mm，送入甲醛浸泡池，加10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的甲醛浸泡3小時(shí)，其主要目的是將馬尾藻的色素固定在表皮細(xì)胞中，不至于產(chǎn)品色澤加深。同時(shí)，甲醛對(duì)植物細(xì)胞壁纖維組織有破壞作用，有利于在消化過程中海藻酸鹽的置換和溶出，減少消化時(shí)間。浸泡結(jié)束后過濾水洗至洗滌液為無色。將粘稠狀物質(zhì)送入消化鍋內(nèi)，在消化鍋內(nèi)加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的碳酸鈉溶液，在消化溫度為60攝氏度的條件下消化3個(gè)小時(shí)，然后放入沖稀池，沖稀至恩氏100120秒，以壓縮空氣混勻后，送入發(fā)泡機(jī)發(fā)泡沉降2小時(shí)，然后取上清液送入300目履帶過濾機(jī)過濾兩次，濾液以水泵送入鈣化系統(tǒng)進(jìn)行鈣化，加入膠液量的20%鈣液（鈣液氯化鈣濃度為10%）。該過程可以使海藻酸鈉轉(zhuǎn)化為非水溶性的海藻酸鈣析出，使得海藻酸鈉與大量水份分離，同時(shí)將大量的無機(jī)鹽，色素等水溶性雜質(zhì)隨水排出。經(jīng)發(fā)泡器發(fā)泡及高速攪拌后，過濾洗滌，送入間歇式反應(yīng)釜中加入適量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的Nacl溶液進(jìn)行間歇多次脫鈣，并在洗脫液中滴加適量稀硫酸直到不生成硫酸鈣渾液為止，濃縮后加過量無水乙醇進(jìn)行沉淀過濾，干燥粉碎