皮革废料提取皮革明胶中铬的去除研究

摘要

我国是世界上公认的皮革生产国，年产量超过200万吨，占世界总产量1/4。在传统的制革工艺中，每吨盐湿皮仅能制造出约20％的成品革，却产生600 kg以上的固体废弃物含铬皮革屑，为危险废物，任意处理处置将产生巨大危害。现已出现的熬制明胶、填埋处理途径，因其采用先碱化再酸化最后熬制的传统工艺，部分铬离子没有被分离而进入明胶产品，致使明胶产品中铬含量远大于工业级小于2mg/kg、饲料级25mg/kg的要求，而受到限制。因此改进含铬皮革屑制备明胶的生产工艺过程，使产品低铬或无铬，并将铬循环利用就显得尤为重要，且符合我国固废无害化资源化的政策要求。本研究采用酸化-碱化-提胶-铬泥处理相结合，探讨含铬皮革屑制取明胶的资源化新方法。
　　 第一个阶段是酸化处理阶段，对有关影响因素：最优酸的选取、酸投加量、加热温度反应时间等因素进行研究，确定其酸化实验的适宜操作条件。运用正交试验的方法找出酸化处理铬革屑的最佳实验条件：草酸投加量为4mL/g，温度为100℃，反应时间为180分钟。在此控制条件下，铬的去除率为75.1％。
　　 第二个阶段为碱化处理阶段，对主要影响因素：最优碱的选取、碱投加量、加热温度及反应时间等进行优化，获得较佳碱化处理条件：采用MgO碱化处理明胶提取液的最佳工艺条件：在反应温度为80℃时，8％的MgO投加量、反应时间为6h，加水1000mL。在最佳工艺条件下，铬含量可降至2mg/kg以下。
　　 第三个阶段是提胶处理阶段。采用减压蒸馏技术对碱化后溶液进行提胶处理，在此阶段，对各主要影响因素：pH值、搅拌时间、反应温度等，先后利用单因素试验及正交试验，进行探索优化，并确定了本阶段的最佳工艺条件为pH为12、反应温度为100℃、搅拌时间15分钟，反应时间为2h。在此最佳工艺条件下，提胶率可达76.2％。
　　 第四个阶段是铬泥处理阶段对产生的铬泥进行分析，在此阶段，通过蒸馏技术对铬泥进行分段提取，将铬泥中的胶原多肽提取出来，最终可将胶原蛋白提取率提至96.8％。
　　 以铬革屑为主要原料采用酸化-碱化-提胶-铬泥处理相结合制取明胶，是一个方便、可行且有效的铬革屑资源化途径。研究证明，该方法可有效地降低明胶中铬的含量，提高明胶的产率，解决了长期困扰皮革工业的铬革屑污染问题。为利用铬革屑生产低铬明胶实现资源化，提供了一个新的思路和方法。