CN113073158B - 一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法 - Google Patents

一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法，解决了现有的铬再利用方法存在成本高、操作复杂、二次污染等缺点。本发明的技术方案如下：一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法，以有机阴离子如柠檬酸、酒石酸或衣康酸作为插层剂，利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂。本发明以制革厂污染最为严重的铬鞣废液为原料，制备成鞣制皮革用材料，即能有效处理铬鞣废液使之能有效回收利用，节约化工原料，也减少铬鞣综合废水的处理负担，本发明所制备得到的有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的鞣制性能满足标准要求，具备实际应用价值。

Description

一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法
技术领域
本发明属于制革鞣剂领域，具体涉及一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法。
背景技术
铬鞣剂因其鞣制性能优良是制革行业常用主要鞣剂，但铬鞣法吸收率低，废液污染环境，铬鞣废液成分复杂，含大量的重金属Cr3+和多种无机离子和有机酸，如SO4 2-、Cl-、Na+、K+、甲酸和乙酸等，以及从皮胶原中分解出来的蛋白质、动物油脂等等，处理难度较大。我国每年制革行业产生含铬废水量约5000-8000万方，铬含量（以Cr2O3计）达1000-5000mg/L，现有的铬再利用方法存在成本高、操作复杂、二次污染等缺点。
水滑石是一类主体层板带正电、板间为阴离子的层状双羟基金属氢氧化物（LDH），其具有质优价廉、热稳定性好、绿色环保等优点。水滑石主体层的化学组成、层板内部空间构成、内部晶粒尺寸和分布、层间阴离子种类和数量具有可调整性。其上金属离子、层板间阴离子可与皮胶原氨基、羧基发生离子键或配位结合，提高胶原收缩温度、耐湿热稳定性，可作为鞣剂使用。
发明内容
本发明的目的是要提供一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法。
本发明具体技术方案如下。
一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法，
具体包括以下步骤：
步骤一：称取0.05mol有机插层剂于烧杯内，加入蒸馏水100mL，搅拌溶解，得到有机插层剂溶液；
步骤二：量取抽滤过后的铬鞣废液30-500mL，加入0.2-16.9g二价金属盐粉末，搅拌溶解，配成二价金属离子和三价铬金属离子摩尔比为2:1的混合盐溶液；
步骤三：将步骤二所述混合盐溶液缓慢滴入装有有机插层剂溶液的烧杯内，并在此过程中不断搅拌；
步骤四：滴加完成后，将溶液的pH调节至9.0-10.0，氮气保护下，水浴加热至80-90℃，晶化6-12h；
步骤五：然后用去离子水洗涤至上清液pH为中性，抽滤，将其放入60℃恒温干燥箱内干燥24h，研磨，即得有机插层含铬水滑石纳米鞣剂。
所述有机插层剂为柠檬酸钠、酒石酸或衣康酸中的一种。
所述二价金属盐为硝酸镁、硝酸锌或其水合物。
步骤四中，调节pH使用1mol/L的NaOH溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明以制革厂污染最为严重的铬鞣废液为原料，制备成鞣制皮革用材料，即能有效处理铬鞣废液使之能有效回收利用，节约化工原料，也减少铬鞣综合废水的处理负担；
2）本发明所用制备方法简单、易操作，设备投资小。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式包括但不限于以下实施例表示的范围。
LDH 的性质由层板的金属元素种类和摩尔比、层间阴离子种类与数量以及层板的堆积形式共同决定。铬鞣废液中含有Cl－、SO4 2－、HCOO－、阴铬配合物、阳铬配合物、悬浮物以及油脂、蛋白质等有机物，成分复杂。利用铬鞣废液制备水滑石纳米鞣剂时，铬鞣废液中成分对水滑石鞣剂的结构、性质影响较大。金属元素影响主体层板的稳定性，阴离子引起 LDH层板厚度和相邻层间区域的层间距，其变化量受阴离子体积、数目、价态以及阴离子与 LDH层板羟基的作用强度影响。因此，本发明以有机阴离子作为插层剂，利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂，避免废液中成分对鞣制性能的影响。
实施例1
步骤一：称取0.05mol柠檬酸钠于烧杯内，加入蒸馏水100mL，搅拌溶解，得到柠檬酸钠溶液。
步骤二：量取抽滤过后的铬鞣废液100mL（Cr2O3为1500mg/L），加入1.01g硝酸镁粉末，搅拌溶解，配成二价金属离子和三价金属离子摩尔比为2:1的混合盐溶液。
步骤三：将步骤二所述混合盐溶液缓慢滴入装有柠檬酸钠溶液的烧杯内，并在此过程中不断搅拌。
步骤四：滴加完成后，用1mol/L的NaOH溶液将溶液的pH调节至9.0，氮气保护下，水浴加热至80℃，晶化6h。
步骤五：然后用去离子水洗涤至上清液pH为中性，抽滤，将其放入60℃恒温干燥箱内干燥24h，研磨得到柠檬酸钠插层Mg-Cr水滑石纳米鞣剂。
实施例2
步骤一：称取0.05mol酒石酸钠于烧杯内，加入蒸馏水100mL，搅拌溶解，得到酒石酸钠溶液。
步骤二：量取抽滤过后的铬鞣废液100mL（Cr2O3为3500mg/L），加入2.36g硝酸镁粉末，搅拌溶解，配成二价金属离子和三价金属离子摩尔比为2:1的混合盐溶液。
步骤三：将步骤二所述混合盐溶液缓慢滴入装有酒石酸钠溶液的烧杯内，并在此过程中不断搅拌。
步骤四：滴加完成后，用1mol/L的NaOH溶液将溶液的pH调节至10.0，氮气保护下，水浴加热至85℃，晶化8h。
步骤五：然后用去离子水洗涤至上清液pH为中性，抽滤，将其放入60℃恒温干燥箱内干燥24h，研磨得到酒石酸钠插层Mg-Cr水滑石纳米鞣剂。
实施例3
步骤一：称取0.05mol衣康酸于烧杯内，加入蒸馏水100mL，搅拌溶解，得到衣康酸溶液。
步骤二：量取抽滤过后的铬鞣废液100mL（Cr2O3为2500mg/L），加入1.69g六水硝酸镁粉末，搅拌溶解，配成二价金属离子和三价金属离子摩尔比为2:1的混合盐溶液。
步骤三：将步骤二所述混合盐溶液缓慢滴入装有衣康酸溶液的烧杯内，并在此过程中不断搅拌。
步骤四：滴加完成后，用1mol/L的NaOH溶液将溶液的pH调节至9.0，氮气保护下，水浴加热至90℃，晶化10h。
步骤五：然后用去离子水洗涤至上清液pH为中性，抽滤，将其放入60℃恒温干燥箱内干燥24h，研磨得到衣康酸插层Mg-Cr水滑石纳米鞣剂。
实施例4
步骤一：称取0.05mol柠檬酸钠于烧杯内，加入蒸馏水100mL，搅拌溶解，得到柠檬酸钠溶液。
步骤二：量取抽滤过后的铬鞣废液100mL（Cr2O3为2500mg/L），加入1.96g六水硝酸锌粉末，搅拌溶解，配成二价金属离子和三价金属离子摩尔比为2:1的混合盐溶液。
步骤三：将步骤二所述混合盐溶液缓慢滴入装有衣康酸溶液的烧杯内，并在此过程中不断搅拌。
步骤四：滴加完成后，用1mol/L的NaOH溶液将溶液的pH调节至10.0，氮气保护下，水浴加热至80℃，晶化12h。
步骤五：然后用去离子水洗涤至上清液pH为中性，抽滤，将其放入60℃恒温干燥箱内干燥24h，研磨得到柠檬酸钠插层Zn-Cr水滑石纳米鞣剂。
为了测试本发明所制备得到的有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的鞣制性能，本发明人对其做了鞣制应用实验，判断其鞣制性能。柠檬酸钠插层Mg-Cr水滑石的收缩温度达90℃（实例1）；酒石酸钠插层Mg-Cr水滑石和衣康酸插层Mg-Cr水滑石的收缩温度均超85℃（实例2、3）；柠檬酸钠插层Zn-Cr水滑石的收缩温度为85℃（实例4）。鞣制后坯革物理机械性能能满足中国轻工业鞋面用皮革行业标准QB/T 1873-2010及服装用皮革行业标准QB/T 1872-2004的机械强度要求，其具备一定的实际应用价值。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法，其特征在于：
具体包括以下步骤：
步骤一：称取0.05mol有机插层剂于烧杯内，加入蒸馏水100mL，搅拌溶解，得到有机插层剂溶液；
步骤二：量取抽滤过后的铬鞣废液30-500mL，加入0.2-16.9g二价金属盐粉末，搅拌溶解，配成二价金属离子和三价铬金属离子摩尔比为2:1的混合盐溶液；
步骤三：将步骤二所述混合盐溶液缓慢滴入装有有机插层剂溶液的烧杯内，并在此过程中不断搅拌；
步骤四：滴加完成后，将溶液的pH调节至9.0-10.0，氮气保护下，水浴加热至80-90℃，晶化6-12h；
步骤五：然后用去离子水洗涤至上清液pH为中性，抽滤，将其放入60℃恒温干燥箱内干燥24h，研磨，即得有机插层含铬水滑石纳米鞣剂；
所述有机插层剂为柠檬酸钠、酒石酸或衣康酸中的一种；
所述二价金属盐为硝酸镁、硝酸锌或其水合物。
2.根据权利要求1所述的一种利用铬鞣废液制备有机插层含铬水滑石纳米鞣剂的方法，其特征在于：
步骤四中，调节pH使用1mol/L的NaOH溶液。
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