阳离子角蛋白聚硫酸铝配合物的制备及对制革染色加脂废液的絮凝作用

摘要

制革行业工序繁多、污染物质复杂、色度高、水质水量波动大，因此制革行业废水属于处理难度高的工业废水之一。其中，在制革染色加脂工段会加入大量化学试剂，但其吸收率仅为70%，未吸收的化学试剂直接排入废液，造成大量化学试剂浪费，产生高CODCr、高色度的含铬废液，铬浓度远远高于车间排放标准。因此探索出一种对制革染色加脂废液的有效预处理方法显得至关重要。本课题选用自制水解角蛋白与硫酸铝发生配聚反应制得阳离子角蛋白聚硫酸铝配合物絮凝剂，利用絮凝法预处理制革染色加脂废液，保证废液达到车间排放标准，以减轻后续生化处理负担，回用废液中的化学试剂，同时探究了絮体及上清液的回用效果。 本研究从废弃牛毛中提取水解角蛋白，利用三氯二羟丙基三甲基氯化铵与水解角蛋白发生接枝反应，得到阳离子化水解角蛋白，与硫酸铝溶液以质量比为1.0:1.6，pH=4.0，温度55℃下水解聚合1 h，常温熟化4h。得到阳离子角蛋白聚硫酸铝配合物絮凝剂。利用傅里叶红外光谱（FT-IR）对絮凝剂进行结构表征，确定反应得到预期的配合物絮凝剂；利用Waters凝胶色谱仪（GPC）对其进行分子量表征，数均分子质量为3612，重均分子质量为3643，峰值分子量为3731，表明配合物絮凝剂分子量增大到理想值；再对其进行热重（TG）和示差扫描量热（DSC）测试分析，得到配合物絮凝剂通过配聚反应后热稳定性能提高；在 pH 值为 1.0~7.0 范围内溶解性良好；测得等电点为2.61。 本文利用单因素控制变量法，讨论了在不同絮凝剂投加量、pH值、絮凝时间和温度下对絮凝剂絮凝效果的影响，并对比分析其与单一阳离子角蛋白絮凝剂、聚硫酸铝絮凝剂对制革染色加脂废液的絮凝效果。表明阳离子角蛋白聚硫酸铝配合物絮凝剂对制革染色加脂废液的去除效果最佳。在配合物絮凝剂加入量2.20 g/L，pH=4.0，絮凝2.0 h、温度25℃~35℃条件下，对制革染色加脂废液中CODCr、SS、总Cr、色度和浊度的去除率分别为 87.00%、96.58%、95.72%、99.30%和97.99%。对CODCr、色度的去除能力强，总Cr达到车间排放标准。 本文回收利用发生絮凝反应后产生的絮体，经处理后做坯革填充剂回用到染色加脂阶段。实验结果表明，絮体填充后的坯革质地柔软丰满，坯革厚度、拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率分别提升9.57%、197.20%、15.20%和24.72%。絮体得到有效回用。同时将絮凝处理后的制革染色加脂废液上清液回用到染色加脂工段，作为工艺用水，实验结果表明回用上清液生产的坯革各项性能正常，说明上清液可循环利用。

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