利用钢铁酸洗废液合成纳米Fe?O?/磷掺杂生物炭光催化剂，用于处理焦化废水

《Separation and Purification Technology》：Synthesis of nano-Fe 3O 4/phosphorus-doped biochar photocatalyst using steel pickling waste liquor for treating coking wastewater

豆腐乳清通过纳滤结合电渗析和反渗透工艺实现蛋白质回收与副产物 valorization。研究表明，采用纳滤-透析过滤（NF/DF）结合反渗透（RO）和电渗析（ED）的工艺（Process 2）蛋白质回收率达72±9%，优于传统纳滤工艺（55±6%）。副产物中，脱矿物质乳清渗透物富含前益生元（如 stachyose 和 raffinose），可应用于发酵或天然甜味剂；ED 回收液含矿物质，可循环用于豆腐制作；RO 渗透水纯度达可回用标准。功能性质评估显示，Process 2 乳清浓缩物溶解性、泡沫性和乳化性能均优于商业大豆蛋白 isolate。

　　在当今全球对可持续发展和循环经济日益关注的背景下，食品工业中副产品的再利用成为重要的研究方向。豆腐废水（tofu whey）作为豆腐生产过程中的副产品，具有高生物化学需氧量（BOD和COD），这不仅增加了处理成本，也对环境构成了潜在威胁，如水体富营养化等。然而，豆腐废水同时也富含蛋白质、脂肪、矿物质、糖分和纤维等有价值的成分，为实现资源的高效利用提供了可能性。本研究旨在比较两种基于膜分离技术的工艺，以提高豆腐废水中的蛋白质回收率和副产品的再利用价值，从而推动豆腐行业的可持续发展。

### 工艺对比与性能分析

研究中对比了两种工艺：第一种是使用纳滤（NF）将豆腐废水浓缩14倍，随后通过电渗析（ED）对透析液进行脱矿质处理（Process 1）；第二种则是通过纳滤-错流模式（NF/DF）进行14倍浓缩，再使用反渗透（RO）进一步浓缩透析液，最后通过ED对RO的浓缩液进行脱矿质处理（Process 2）。结果显示，Process 2在蛋白质回收率方面表现出明显优势，达到了72?±?9?%，而Process 1的回收率仅为55?±?6?%。这一差异主要归因于Process 2中错流模式的引入，该模式通过连续加入水来清洗纳滤或超滤的浓缩液，有效去除了小分子如矿物质和糖分，同时保留了大分子如蛋白质，从而提高了蛋白质的纯度和功能性。

此外，研究还评估了豆腐废水及两种工艺产生的浓缩液的功能特性，包括溶解性、起泡性和乳化性。结果表明，虽然豆腐废水的功能性与某些商用大豆蛋白分离物（SPIs）相当，但两种工艺的浓缩液则展现出更优越的功能性能。特别是Process 2产生的NF/DF浓缩液，因其高蛋白纯度和优良的功能特性，非常适合作为功能性蛋白成分或用于高蛋白饮料的原料。这表明，通过改进工艺流程，可以显著提升豆腐废水的利用价值。

### 副产物的再利用潜力

除了蛋白质的回收，研究还探讨了其他副产物的再利用潜力。例如，富含糖分的透析液，其中含有益生元低聚糖如淀粉糖（stachyose）和低聚果糖（raffinose），可作为发酵底物或天然甜味剂。这些糖分不仅为微生物生长提供了必要的营养，还具有促进有益菌群生长、抑制有害菌群的益生元特性，使其在食品加工中具有广泛的应用前景。此外，ED回收液富含矿物质，可用于豆腐生产的凝固剂或大豆浸泡过程，而反渗透过程中回收的水则可在错流步骤中进行循环利用，从而减少水资源浪费。

值得注意的是，Process 2中产生的反渗透浓缩液（RO retentate）虽然含有一定量的矿物质，但其浓度仍低于通常用于豆腐凝固的化学试剂，如氯化钙。因此，为了提升其作为凝固剂的效能，可能需要进一步浓缩或调整其成分。同时，考虑到其在大豆浸泡中的应用，需确保其盐分不会影响水的吸收和豆浆的产量。此外，ED过程中的电极冲洗液也可多次循环使用，减少废弃物的产生。

### 工艺优化与未来发展方向

尽管Process 2在蛋白质回收率和功能特性方面优于Process 1，但其可能涉及更高的成本和操作复杂性。因此，为了进一步优化该工艺，需要进行技术经济评估，分析其在大规模生产中的可行性。此外，为全面评估两种工艺的可持续性，开展生命周期分析（LCA）也是必要的，以了解其在整个生产流程中的环境影响。通过综合考虑工艺的经济效益、环境影响和资源回收效率，可以为豆腐行业提供一个更加可持续的处理方案。

### 潜在应用与行业意义

豆腐废水的再利用不仅有助于减少环境污染，还能为食品工业创造新的价值。蛋白质浓缩液可作为高附加值的功能性成分用于食品配方，如功能性饮料或营养补充剂。糖分丰富的透析液则可用于生产天然甜味剂或益生元食品，满足健康消费趋势的需求。同时，ED回收液作为富含矿物质的副产品，可在豆腐生产过程中作为凝固剂使用，进一步减少资源浪费。此外，反渗透回收的水可用于后续的错流步骤，实现水资源的循环利用。

这一研究不仅展示了如何通过先进的膜分离技术将豆腐废水转化为有价值的成分，还提出了一个零废弃物的综合处理方案，为豆腐行业提供了可行的循环经济路径。未来，随着技术的不断进步和市场需求的扩大，豆腐废水的再利用有望成为食品工业可持续发展的关键环节之一。