一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，取一定量造紙廢水，向其中直接加入一定量的水解膠原蛋白粉和無(wú)機(jī)金屬鹽，調(diào)節(jié)溫度和攪拌時(shí)間處理造紙廢水。該方法對(duì)造紙廢水的CODcr的單獨(dú)去除率達(dá)29%，色度的去除率高達(dá)76%。本發(fā)明選擇利用一定分子量的水解膠原蛋白與無(wú)機(jī)金屬鹽直接加入到造紙廢水中，在絡(luò)合得到絮凝劑的同時(shí)產(chǎn)生絮凝作用，伴隨著造紙廢水中細(xì)小纖維及顆粒的沉淀，即絮凝劑形成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水處理目的，水解膠原蛋白和無(wú)機(jī)金屬離子反應(yīng)制取絮凝劑乳液，干燥后再加藥處理廢水的過(guò)程。本方法用于造紙廢水處理效果明顯，不用作大量工作，降低成本，且操作簡(jiǎn)單，易于造紙廢水處理廠操作使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于造紙廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接用于處理造紙廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]造紙工業(yè)產(chǎn)生的廢水量占我國(guó)工業(yè)總廢水量的10%左右。造紙廢水主要為高濃度有機(jī)廢水，并含木素、殘堿、硫化物、氯化物等污染物。其污染特性是廢水排放量大，其中C0D、懸浮物(SS)含量高，色度嚴(yán)重。廢水中的纖維懸浮物多，而且含二價(jià)硫元素，色度高，有硫醇類(lèi)惡臭氣味。 [0003]造紙工業(yè)廢水處理的基本方法有物理絮凝法、化學(xué)氧化法、生物法，以及上述幾種方法組合使用處理廢水的方法。
[0004]制革工藝生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生皮渣、革屑、磨革粉、皮塊等大量的皮革固體廢棄物，制好后還會(huì)產(chǎn)生大量下腳料。這些廢棄物經(jīng)過(guò)常規(guī)方法可以提取出膠原蛋白。膠原蛋白含有大量的活性基團(tuán)，如羥基、氨基和酰胺基等，可以和無(wú)機(jī)金屬鹽發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，是作為絮凝劑的良好原料。膠原蛋白自身的分子量很大，未水解的膠原蛋白的相對(duì)分子量可以達(dá)到300kDa (道爾頓)，水解時(shí)可以通過(guò)物理方法控制其分子量的大小。
[0005]利用皮革廢棄物提取的水解膠原蛋白作為原料，與無(wú)機(jī)金屬鹽一起處理造紙廢水，不僅可以在提取的過(guò)程中不需要去除鉻離子，降低水解成本；還能夠達(dá)到“以廢治污”，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源的高值化利用。
[0006]專(zhuān)利CN102328979A提出了一種基于膠原蛋白改性的陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法。該方法先以胰蛋白酶為水解劑對(duì)明膠進(jìn)行水解，然后通過(guò)其他方法控制末端基團(tuán)的量，然后與硫酸鋁或硫酸鐵進(jìn)行復(fù)配制得絮凝劑。通過(guò)控制使用中的用量(20g/L)處理廢棄鉆井液具有一定得效果，該方法對(duì)明膠進(jìn)行了水解，分子量不是很高，用量20g/L，而廢液中的COD的單位為mg/L，該用量對(duì)COD負(fù)荷是否有影響有待考證。
[0007]專(zhuān)利CN103183405A提出了一種膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽絮凝劑及其制備方法。該方法將水解膠原蛋白加入交聯(lián)劑交聯(lián)后；加入無(wú)機(jī)金屬鹽制得膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽絮凝劑。此方法利用交聯(lián)劑提高水解膠原蛋白的分子量，可以直接在水解的過(guò)程中進(jìn)行控制，但此方法增加了工作量和絮凝劑的成本，另外還用到甲醛和戊二醛等有毒性溶劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是利用皮革廢棄物提取的膠原蛋白與無(wú)機(jī)金屬鹽，在一定條件下直接處理造紙廢水，絮凝劑生成的同時(shí)，以吸附架橋或電中和等方式與水中雜質(zhì)發(fā)生作用，產(chǎn)生絮凝作用，提供一種水解膠原蛋白粉-無(wú)機(jī)金屬鹽處理造紙廢水的方法。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，包括以下步驟:
I)將1-10份的水解膠原蛋白粉溶解于100-1000份的造紙廢水中，然后加入1-10份的無(wú)機(jī)金屬鹽，攪拌使無(wú)機(jī)金屬鹽溶解；
2)將步驟I)的混合體系置于20-70°C中加熱，反應(yīng)時(shí)間控制在15min-180min之間；
3)取出，靜置15min-120min，測(cè)試廢水CODcr的大小；
上述各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份。
[0010]優(yōu)選的，膠原蛋白粉的水解采用的是常規(guī)酸法、堿法、鹽法或者酶法水解。
[0011]優(yōu)選的，所述水解膠原蛋白粉的分子量為4000-100000道爾頓。
[0012]優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)金屬鹽為硫酸鋁、氧化鋁、硫酸鐵、氯化鐵其中的一種或幾種。
[0013]優(yōu)選的，步驟2)中的pH值為1-5，并通過(guò)硫酸、鹽酸或者其它無(wú)機(jī)酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0014]優(yōu)選的，所述廢水為廢紙?zhí)幚砩a(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生的未經(jīng)任何處理過(guò)的廢水，其色度為1997mg/L, COD 為 750.2 mg/L。
[0015]優(yōu)選的，所述水解膠原蛋白粉的添加量為:1-3份的水解膠原蛋白粉溶解于1000份的造紙廢水中。
[0016]通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明選擇利用一定分子量的水解膠原蛋白和無(wú)機(jī)金屬鹽，直接加入到造紙廢水中，絮聚體產(chǎn)生的同時(shí)伴隨 著造紙廢水中細(xì)小纖維以及顆粒的沉淀，即絮凝劑形成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢水處理目的，省卻合成絮凝劑的繁瑣過(guò)程，節(jié)省了人力，物理，財(cái)力。
[0017]2、由于本發(fā)明所采用的制備原料膠原蛋白為天然高分子物質(zhì)，毒性低，并可被生物降解，因而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
[0018]3、本發(fā)明單獨(dú)應(yīng)用處理造紙廢水時(shí)，對(duì)造紙廢水的CODcr去除率最高高達(dá)29%，色度的去除率高達(dá)76%。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0020]一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，包括以下步驟:
1)將1-10份的水解膠原蛋白粉溶解于100-1000份的造紙廢水中，然后加入1-10份的無(wú)機(jī)金屬鹽，攪拌使無(wú)機(jī)金屬鹽溶解；
2)將步驟I)的混合體系置于20-70°C中加熱，反應(yīng)時(shí)間控制在15min-180min之間；步驟2)中的PH值為1-5，并通過(guò)硫酸、鹽酸或者其它無(wú)機(jī)酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0021]3)取出，靜置15min-120min，測(cè)試廢水CODcr的大?。?br> 上述各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份。
[0022]膠原蛋白粉的水解采用的是常規(guī)酸法、堿法、鹽法或者酶法水解；所述水解膠原蛋白粉的分子量為4000-100000道爾頓；所述無(wú)機(jī)金屬鹽為硫酸鋁、氧化鋁、硫酸鐵、氯化鐵其中的一種或幾種。
[0023]所述廢水為廢紙?zhí)幚砩a(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生的未經(jīng)任何處理過(guò)的廢水，其色度為1997mg/L，COD 為 750.2 mg/Lο
[0024]實(shí)施例1:
取0.2g水解膠原蛋白粉和0.18g的硫酸鋁，直接加入到50mL的造紙廢水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)溫度為40°C。之后靜置兩個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，CODcr的去除率為29.69%，色度的去除率為57.44%。
[0025]實(shí)施例2:
取0.2g水解膠原蛋白粉和0.12g的硫酸鋁，加入到50mL的蒸餾水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間30min,反應(yīng)溫度為40°C。然后加入到50mL的造紙廢水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)溫度為40°C。之后靜置兩個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，CODcr的去除率為21.39%，色度的去除率為60.64%。
[0026]實(shí)施例3:
取0.2g水解膠原蛋白粉和0.14g的硫酸鋁，加入到50mL的蒸餾水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間60min，反應(yīng)溫度為40°C。然后直接加入到50mL的造紙廢水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間30min，之后靜置兩個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，CODcr的去除率為6%，色度的去除率為28.09%。
[0027]實(shí)施例4:
取0.2g水解膠原蛋白粉和0.14g的硫酸鋁，加入到50mL的蒸餾水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)溫度為30°C。然后直接加入到50mL的造紙廢水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間30min，之后靜置兩個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，CODcr的去除率為5.73%，色度的去除率為28.64%。
[0028]實(shí)施例5:
取0.2g水解膠原蛋白粉和0.14g的硫酸鋁，加入到50mL的蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH為3.5。攪拌反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)溫度為40°C。然后直接加入到50mL的造紙廢水中，攪拌反應(yīng)時(shí)間30min，之后靜置兩個(gè)小時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，CODcr的去除率為21.45%，色度的去除率為76.82%。
[0029]利用一定分子量的水解膠原蛋白與無(wú)機(jī)金屬鹽在絡(luò)合的過(guò)程中，得到絮凝劑的同時(shí)產(chǎn)生絮凝作用，省卻中間水解膠原蛋白和無(wú)機(jī)金屬離子反應(yīng)制取絮凝劑乳液，在通過(guò)后處理變成固體，然后在加藥處理廢水的過(guò)程。本方法用于造紙廢水處理效果明顯，不用作大量工作，降低成本，且操作簡(jiǎn)單，易于造紙廢水處理廠操作使用。
[0030]以上顯示 和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將1-10份的水解膠原蛋白粉溶解于100-1000份的造紙廢水中，然后加入1-10份的無(wú)機(jī)金屬鹽，攪拌使無(wú)機(jī)金屬鹽溶解； 2)將步驟I)的混合體系置于20-70°C中加熱，反應(yīng)時(shí)間控制在15min-180min之間； 3)取出，靜置15min-120min，測(cè)試廢水CODcr的大??； 上述各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，其特征在于:膠原蛋白粉的水解采用的是常規(guī)酸法、堿法、鹽法或者酶法水解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，其特征在于:所述水解膠原蛋白粉的分子量為4000-100000道爾頓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)金屬鹽為硫酸鋁、氧化鋁、硫酸鐵、氯化鐵其中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，其特征在于:步驟2)中的pH值為1-5，并通過(guò)硫酸、鹽酸或者其它無(wú)機(jī)酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，其特征在于:所述廢水為廢紙?zhí)幚砩a(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生的未經(jīng)任何處理過(guò)的廢水，其色度為1997mg/L, COD 為 750.2 mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水解膠原蛋白-無(wú)機(jī)金屬鹽直接處理造紙廢水的方法，其特征在于:所述水解膠原蛋白粉的添加量為:1-3份的水解膠原蛋白粉溶解于1000份的造紙廢水中。
【文檔編號(hào)】C02F1/52GK103588270SQ201310554263
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】張素風(fēng), 王群, 蔣瑩瑩, 王學(xué)川, 強(qiáng)濤濤 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)