皂素工业

皂素属性

皂素又名皂甙元、皂草甙，为白色晶体或粉未， 熔点 195℃～205℃，难溶于水，易溶于苯、氯仿等有机溶剂，是生产甾体激素类药物的基础原料。植物皂素主要有三大类，即薯蓣皂素、剑麻皂素、番麻皂素，其中薯蓣皂素是生产甾体激素药物最理想的基础原料，世界上三分之二以上的甾体激素药物是以薯蓣皂素作基础原料生产的，所以薯蓣皂素在甾体激素药物生产中具有十分重要的地位。世界上薯蓣皂素含量较高的植物资源不多，主要分布在我国和墨西哥，所以我国和墨西哥是薯蓣皂素生产大国。在墨西哥，含薯蓣皂素较高的植物主要是小穗花薯蓣。在我国，含薯蓣皂素的植物有十七种，但含量较高、具有工业开发价值的主要是黄姜、穿地龙、葫芦芭。穿地龙皂素含量只有黄姜的一半(干黄姜皂素含量约 2.5%，穿地龙含量为 1.2%)，且生长周期比黄姜长(黄姜为 2 年，穿地龙为 4—5 年)，葫芦芭籽皂素含量也较低（0.8—1.2%），因此，黄姜成为我国生产皂素最主要的药源植物。

全国有湖北、陕西、河南、四川、重庆、湖南、江西、浙江、贵州、福建、云南等 11 个省（市）的 60 多个县（市）的黄姜种植和皂素加工发展迅速，3据不完全统计，全国有黄姜基地面积已发展到 250 多万亩，皂素加工企业发展到近 200 多家，皂素生产能力达 5000 多吨。全国 85%以上的黄姜种植面积和皂素加工企业集中于湖北、陕西、河南三省。截至 2004 年 6 月，三省的黄姜种植总面积达 216.56 万亩，其中：湖北 73.5 万亩，陕西 105.31 万亩，河南 37.75 万亩。由于武当山脉至秦岭南麓地理环境和气候条件十分适宜黄姜生长和皂素的生物合成与积累，人工种植的黄姜皂素含量明显高于国内其它地区，故黄姜种植和皂素加工在这些地区发展更快，如：湖北省十堰市黄姜种植面积已达 67 万亩，加工企业发展到 60 家，皂素生产能力达到 2200 吨。仅郧西一县黄姜种植面积已达 20 万亩，加工企业发展到 13 家，皂素生产能力达到 1100 吨，被国家农业部授于“黄姜之乡”的称号。陕西安康市黄姜种植面积达 69.4 万亩，加工企业发展到 41 家，皂素生产能力达 1500 余吨。此外，尚有辽宁、吉林、黑龙江、天津、河北等省、市种植穿地龙，以穿地龙为原料生产皂素，其详细情况未作调查统计。

从黄姜、穿地龙中提取皂素的一般工艺如图 1 所示。

（1）皂素工业以水污染为主，对重点水源保护构成了严重威胁

按人工种植的黄姜生产统计，每生产 1 吨皂素，需鲜黄姜 130~180 吨，工业盐酸（35%）15~20 吨，平均排放废水 500 吨。此外，每生产 1 吨皂素，还排放4黄姜废渣约 10 吨。黄姜皂素综合废水中 COD 平均含量为 25000 mg/L，以皂素为原料的医药化工行业的废水、COD 排放量占到全国总量的 8%左右，国际市场皂素的需求量每年以不低于 6%的速度递增，我国年均增幅高于 10%，因此，皂素工业及其下游产品的水污染对水环境的威胁不容忽视。特别是湖北、陕西、河南等省皂素高产区正位于我国重点保护的水资源——南水北调中线水源汉江上游，近年湖北、陕西两省黄姜皂素废水 COD 排放量占到全省工业 COD 排放量的 10%左右，更加重了对皂素工业水污染控制的分量和紧迫性。

（2）皂素工业水污染物的特点

皂素生产废水属于含酸高浓度有机废水，其特点如下：

·可生化性差：BOD：8000mg/L；BOD/COD 约 0.27；

·糖份含量高：综合废水总糖含量约 2%，其中大部分为单糖；

·污染负荷重：COD：2 万~3 万 mg/L（综合废水）；其中头道液（约占废水量 20%，COD110000mg/L）；

·酸度高：PH：1.0~2.5；

·盐份高：在 PH 1.0 的废水中；

Cl- ：9600 mg/L （HCL 水解工艺）；

SO42-：9300 mg/L （H2SO4 水解工艺）。

中和以后这些盐份仍然存留（Cl-）或大部分存留（SO42-）。

·存在氨氮的污染，其浓度为 500 mg/L 左右。

·存在色度的污染，其浓度为 3500 倍左右。