申请日2013.11.11
公开(公告)日2014.02.19
IPC分类号C02F1/52; C02F103/28; C02F1/56
摘要
本发明涉及一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，取一定量造纸废水，向其中直接加入一定量的水解胶原蛋白粉和无机金属盐，调节温度和搅拌时间处理造纸废水。该方法对造纸废水的CODcr的单独去除率达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与无机金属盐直接加入到造纸废水中，在络合得到絮凝剂的同时产生絮凝作用，伴随着造纸废水中细小纤维及颗粒的沉淀，即絮凝剂形成的同时实现废水处理目的，水解胶原蛋白和无机金属离子反应制取絮凝剂乳液，干燥后再加药处理废水的过程。本方法用于造纸废水处理效果明显，不用作大量工作，降低成本，且操作简单，易于造纸废水处理厂操作使用。
权利要求书
1.一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将1-10份的水解胶原蛋白粉溶解于100-1000份的造纸废水中，然后加入1-10份的无机金属盐，搅拌使无机金属盐溶解;
2)将步骤1)的混合体系置于20-70℃中加热，反应时间控制在15min-180min之间;
3)取出，静置15min-120min，测试废水CODcr的大小;
上述各物料的份数均为质量份。
2.根据权利要求1所述的一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，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-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，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-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，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.根据权利要求1所述的一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，其特征在于：步骤2)中的pH值为1-5，并通过硫酸、盐酸或者其它无机酸进行调节。
6.根据权利要求1所述的一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，其特征在于：所述废水为废纸处理生产线产生的未经任何处理过的废水，其色度为1997mg/L，COD为750.2 mg/L。
7.根据权利要求1所述的一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，其特征在于：所述水解胶原蛋白粉的添加量为：1-3份的水解胶原蛋白粉溶解于1000份的造纸废水中。
说明书
一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接处理造纸废水的方法
技术领域
本发明属于造纸废水处理领域，具体涉及一种水解胶原蛋白-无机金属盐直接用于处理造纸废水的方法。
背景技术
造纸工业产生的废水量占我国工业总废水量的10%左右。造纸废水主要为高浓度有机废水，并含木素、残碱、硫化物、氯化物等污染物。其污染特性是废水排放量大，其中COD、悬浮物(SS)含量高，色度严重。废水中的纤维悬浮物多，而且含二价硫元素，色度高，有硫醇类恶臭气味。
造纸工业废水处理的基本方法有物理絮凝法、化学氧化法、生物法，以及上述几种方法组合使用处理废水的方法。
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。这些废弃物经过常规方法可以提取出胶原蛋白。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，是作为絮凝剂的良好原料。胶原蛋白自身的分子量很大，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。
利用皮革废弃物提取的水解胶原蛋白作为原料，与无机金属盐一起处理造纸废水，不仅可以在提取的过程中不需要去除铬离子，降低水解成本;还能够达到“以废治污”，变废为宝，实现资源的高值化利用。
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，然后通过其他方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得效果，该方法对明胶进行了水解，分子量不是很高，用量20g/L，而废液中的COD的单位为mg/L，该用量对COD负荷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。该方法将水解胶原蛋白加入交联剂交联后;加入无机金属盐制得胶原蛋白-无机金属盐絮凝剂。此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，但此方法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利用皮革废弃物提取的胶原蛋白与无机金属盐，在一定条件下直接处理造纸废水，絮凝剂生成的同时，以吸附架桥或电中和等方式与水中杂质发生作用，产生絮凝作用，提供一种水解胶原蛋白粉-无机金属盐处理造纸废水的方法。
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-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，包括以下步骤：
1)将1-10份的水解胶原蛋白粉溶解于100-1000份的造纸废水中，然后加入1-10份的无机金属盐，搅拌使无机金属盐溶解;
2)将步骤1)的混合体系置于20-70℃中加热，反应时间控制在15min-180min之间;
3)取出，静置15min-120min，测试废水CODcr的大小;
上述各物料的份数均为质量份。
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。
优选的，步骤2)中的pH值为1-5，并通过硫酸、盐酸或者其它无机酸进行调节。
优选的，所述废水为废纸处理生产线产生的未经任何处理过的废水，其色度为1997mg/L，COD为750.2 mg/L。
优选的，所述水解胶原蛋白粉的添加量为：1-3份的水解胶原蛋白粉溶解于1000份的造纸废水中。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明选择利用一定分子量的水解胶原蛋白和无机金属盐，直接加入到造纸废水中，絮聚体产生的同时伴随着造纸废水中细小纤维以及颗粒的沉淀，即絮凝剂形成的同时实现了废水处理目的，省却合成絮凝剂的繁琐过程，节省了人力，物理，财力。
2、由于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。
3、本发明单独应用处理造纸废水时，对造纸废水的CODcr去除率最高高达29%，色度的去除率高达76%。
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-无机金属盐直接处理造纸废水的方法，包括以下步骤：
1)将1-10份的水解胶原蛋白粉溶解于100-1000份的造纸废水中，然后加入1-10份的无机金属盐，搅拌使无机金属盐溶解;
2)将步骤1)的混合体系置于20-70℃中加热，反应时间控制在15min-180min之间;步骤2)中的PH值为1-5，并通过硫酸、盐酸或者其它无机酸进行调节。
3)取出，静置15min-120min，测试废水CODcr的大小;
上述各物料的份数均为质量份。
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;所述水解胶原蛋白粉的分子量为4000-100000道尔顿;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。
所述废水为废纸处理生产线产生的未经任何处理过的废水，其色度为1997mg/L，COD为750.2 mg/L。
实施例1：
取0.2g水解胶原蛋白粉和0.18g的硫酸铝，直接加入到50mL的造纸废水中，搅拌反应时间30min，反应温度为40℃。之后静置两个小时，经过测试，CODcr的去除率为29.69%，色度的去除率为57.44%。
实施例2：
取0.2g水解胶原蛋白粉和0.12g的硫酸铝，加入到50mL的蒸馏水中，搅拌反应时间30min，反应温度为40℃。然后加入到50mL的造纸废水中，搅拌反应时间30min，反应温度为40℃。之后静置两个小时，经过测试，CODcr的去除率为21.39%，色度的去除率为60.64%。
实施例3：
取0.2g水解胶原蛋白粉和0.14g的硫酸铝，加入到50mL的蒸馏水中，搅拌反应时间60min，反应温度为40℃。然后直接加入到50mL的造纸废水中，搅拌反应时间30min，之后静置两个小时，经过测试，CODcr的去除率为6%，色度的去除率为28.09%。
实施例4：
取0.2g水解胶原蛋白粉和0.14g的硫酸铝，加入到50mL的蒸馏水中，搅拌反应时间30min，反应温度为30℃。然后直接加入到50mL的造纸废水中，搅拌反应时间30min，之后静置两个小时，经过测试，CODcr的去除率为5.73%，色度的去除率为28.64%。
实施例5：
取0.2g水解胶原蛋白粉和0.14g的硫酸铝，加入到50mL的蒸馏水中，调节pH为3.5。搅拌反应时间30min，反应温度为40℃。然后直接加入到50mL的造纸废水中，搅拌反应时间30min，之后静置两个小时，经过测试，CODcr的去除率为21.45%，色度的去除率为76.82%。
利用一定分子量的水解胶原蛋白与无机金属盐在络合的过程中，得到絮凝剂的同时产生絮凝作用，省却中间水解胶原蛋白和无机金属离子反应制取絮凝剂乳液，在通过后处理变成固体，然后在加药处理废水的过程。本方法用于造纸废水处理效果明显，不用作大量工作，降低成本，且操作简单，易于造纸废水处理厂操作使用。
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。