CN103588273B - 一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种水解胶原蛋白粉-无机金属盐絮凝剂及其制备方法，由皮革废弃物经常规方法水解得到的胶原蛋白和无机金属盐在一定的条件下反应后得到絮凝溶液，进而通过喷雾干燥得到絮凝剂。该方法制备的絮凝剂对造纸废水的CODcr的单独去除率可达29%，色度的去除率高达76%。本发明选择利用一定分子量的水解胶原蛋白不做任何处理，然后络合无机金属盐，得到絮凝剂，操作简单。用于造纸废水处理效果明显，省却大量工作，降低成本，且操作简单，易于造纸废水处理厂操作使用。
Description
技术领域
本发明属于蛋白质絮凝剂及其制备技术领域，具体涉及一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂及其制备方法。
背景技术
目前，絮凝剂是废水处理中常用的药剂，其原理是絮凝剂进入水体后，以吸附架桥或电中和等方式与水中杂质发生作用，产生絮凝效果，使之体积增大而沉降。
絮凝剂的种类很多，如以铝盐和铁盐为代表的无机絮凝剂，它们有很大的缺点：会导致二次污染；铁离子本身有颜色，并对设备有腐蚀作用，提高成本；投加量大，产泥量高，运行费用高。还有如以聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸盐等为代表的有机合成高分子絮凝剂，因为价格贵，而且有的还有一定的毒性，所以限制了它的应用。
制革工艺生产过程中会产生皮渣、革屑、磨革粉、皮块等大量的皮革固体废弃物，制好后还会产生大量下脚料等。制革过程中，转化为皮革的产率较低，只有原皮的30%左右。
我国每年投产1.7亿张皮，有140万吨的废弃物产生。针对这些废弃物，国内外大多采用填埋的方法进行处理，这些废弃物大量的堆放，对土地、水资源，以及周边环境产生较大的污染。这些原料中含有接近80%的胶原蛋白，可以通过碱处理法、酸处理法、氧化法、酶处理法等一系列的手段进行提取综合利用。常见的是提取出工业胶原蛋白做乳液的增稠剂，或者是在高分子材料中作助剂，这些应用量都较少，对皮革废弃物的利用还远远不够。虽然，这些胶原蛋白还可以通过一系列的手段脱去铬，然后应用于食品、化妆品等行业，但无疑增加了生产成本。
胶原蛋白含有大量的活性基团，如羟基、氨基和酰胺基等，可以和无机金属盐发生络合反应；且胶原蛋白的自身的分子量很大，未水解的胶原蛋白的相对分子量可以达到300kDa（道尔顿），水解时可以通过物理方法控制其分子量的大小，是制备絮凝剂的良好原料。
专利CN102328979A提出了一种基于胶原蛋白改性的阳离子絮凝剂及其制备方法。该方法先以胰蛋白酶为水解剂对明胶进行水解，然后通过其他办法控制末端基团的量，然后与硫酸铝或硫酸铁进行复配制得絮凝剂。通过控制使用中的用量（20g/L）处理废弃钻井液，具有一定的效果，但该方法对明胶进行了水解，显然分子量不会很高，用量20g/L，而废液中的COD的单位为mg/L，该用量对COD是否有影响有待考证。
专利CN103183405A提出了一种胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂及其制备方法。该方法是在水解胶原蛋白中加入水溶***联剂交联后；再加入无机金属盐，制得胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂。此种方法利用交联剂提高水解胶原蛋白的分子量，可以直接在水解的过程中进行控制，增加了工作量和絮凝剂的成本，另外还用到甲醛和戊二醛等有毒性溶剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供利用皮革废弃物提取的水解胶原蛋白作为原料，与无机金属盐进行络合反应制备一种絮凝剂，可以用于造纸废水的处理，达到“以废治污”的目的，变废为宝，实现资源的再生和高值化利用；而且合成的絮凝剂为天然高分子絮凝剂，易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，具有选择性大、价廉、产泥量少等优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂，由以下重量份配比的组分组成：水解胶原蛋白粉1-10份；无机金属盐1-10份；水50-100份。
优选的，水解胶原蛋白粉与无机金属盐的重量份比例为10：3—10：9。
优选的，胶原蛋白粉的水解采用的是常规酸法、碱法、盐法或者酶法水解。
优选的，所述水解胶原蛋白粉的分子量为4000-100000道尔顿。
优选的，所述无机金属盐为硫酸铝、氧化铝、硫酸铁、氯化铁其中的一种或几种。
一种絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
1）取1-10份的水解胶原蛋白粉溶解于50-100份的蒸馏水中，然后加入1-10份的无机金属盐进行搅拌；
2）将步骤1）的混合物置于20-70℃中加热反应得到絮凝剂溶液，反应时间控制在15min-180min之间，保持絮凝剂溶液呈酸性；
3）将步骤2）制备的絮凝剂溶液干燥得到絮凝剂。
优选的，步骤2）中的pH值为1-5，采用硫酸、盐酸或者其它无机酸进行调节。
优选的，絮凝剂溶液通过喷雾干燥装置进行干燥。
优选的，利用无水乙醇让絮凝剂从絮凝剂溶液中析出，然后干燥，研磨得到絮凝剂。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明制备的絮凝剂，络合了无机金属盐，呈阳电性，可以用于处理造纸废水，与其中大多带负电荷的杂质颗粒以及细小纤维产生电中和作用而迅速结合、沉降，获得高效絮凝效果；絮凝剂用量少，只需达到0.1g/L，即水解胶原蛋白粉的添加量为废水的添加量的0.1%。对造纸废水的CODcr的单独去除率到达29%，色度的去除率高达76%。
2、本发明所选用的原料为一定分子量的水解胶原蛋白，省却了交联水解等处理。
3、本发明所采用的制备原料胶原蛋白为天然高分子物质，毒性低，并可被生物降解，因而不会对环境造成二次污染。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂，由以下重量份配比的组分组成：水解胶原蛋白粉1-10份；无机金属盐1-10份；水50-100份。优选的，水解胶原蛋白粉与无机金属盐的重量份比例为10：3—10：9。
实施例1：
取5g水解胶原蛋白粉和3.5g的硫酸铝，加入到100mL的蒸馏水中，不调节溶液的pH值，也可以调节pH值为1-5，采用硫酸、盐酸或者其它无机酸进行调节；反应温度为40℃，搅拌反应时间90min。得到黄色的絮凝剂溶液，然后利用喷雾干燥方式得到固体的絮凝剂粉末。
本实施例中取0.1％絮凝剂加入到造纸废水中，在一定的条件下对CODcr的去除率为14.67%，色度的去除率为16.27%。
实施例2：
取5g水解胶原蛋白粉和3.0g的硫酸铝，加入到100ml的蒸馏水中，不调节溶液的pH值，搅拌反应时间30min，反应温度为40℃。得到黄色的絮凝剂溶液，然后利用喷雾干燥方式得到固体的絮凝剂粉末。
本实施例中取0.2％絮凝剂加入到造纸废水中，在一定的条件下对CODcr的去除率为21.39%，色度的去除率为60.64%。
实施例3：
取5g水解胶原蛋白粉和3.5g的硫酸铝，加入到100ml的蒸馏水中，不调节溶液的pH值，搅拌反应时间30min，反应温度为70℃。得到黄色的絮凝剂溶液，然后利用喷雾干燥方式得到固体的絮凝剂粉末。
本实施例中絮凝剂取一定量加入到造纸废水中，在一定的条件下对CODcr的去除率为12.79%，色度的去除率为62.09%。
实施例4：
取5g水解胶原蛋白粉和3.5g的硫酸铝，加入到100ml的蒸馏水中，用浓硫酸调节其pH为3.5。搅拌反应时间30min，反应温度为40℃。得到黄色的絮凝剂溶液，然后利用喷雾干燥方式得到固体的絮凝剂粉末。
本实施例中絮凝剂取一定量加入到造纸废水中，在一定的条件下对CODcr的去除率为21.45%，色度的去除率为76.82%。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂，其特征在于，由以下重量份配比的组分组成：水解胶原蛋白粉1-10份；无机金属盐1-10份；水50-100份；水解胶原蛋白粉与无机金属盐的重量份比例为10：3—10：9；絮凝剂pH值为1-5。
2.根据权利要求1所述的一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂，其特征在于：胶原蛋白粉的水解采用的是常规酸法、碱法、盐法或者酶法水解。
3.根据权利要求1所述的一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂，其特征在于：所述水解胶原蛋白粉的分子量为4000-100000道尔顿。
4.根据权利要求1所述的一种水解胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂，其特征在于：所述无机金属盐为硫酸铝、氧化铝、硫酸铁、氯化铁其中的一种或几种。
5.一种絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）取1-10份的水解胶原蛋白粉溶解于50-100份的蒸馏水中，然后加入1-10份的无机金属盐进行搅拌；
2）将步骤1）的混合物置于20-70℃中加热反应得到絮凝剂溶液，反应时间控制在15min-180min之间，保持絮凝剂溶液呈酸性；步骤2）中的pH值为1-5，采用硫酸、盐酸或者其它无机酸进行调节；
3）将步骤2）制备的絮凝剂溶液干燥得到絮凝剂。
6.根据权利要求5所述的一种絮凝剂的制备方法，其特征在于：絮凝剂溶液通过喷雾干燥装置进行干燥。
7.根据权利要求5所述的一种絮凝剂的制备方法，其特征在于：利用无水乙醇让絮凝剂从絮凝剂溶液中析出，然后干燥，研磨得到絮凝剂。
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| CN104386793B (zh) * | 2014-11-20 | 2016-08-24 | 齐鲁工业大学 | 超高分子量磁性聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂及其制备方法 |
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| CN103183405A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-07-03 | 四川大学 | 一种胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂及其制备方法 |
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2013
- 2013-11-11 CN CN201310554699.1A patent/CN103588273B/zh not_active Expired - Fee Related
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