摘要：以廢棄狗毛為主原料,研究其溶解及與其他改性劑復(fù)配對染料廢水脫色率的影響,確定了狗毛蛋白脫色劑的最佳制備工藝條件:用5 mL/L HAc在80℃將狗毛酸洗20 min,去除非蛋白類雜質(zhì).清洗后的狗毛先分別用質(zhì)量濃度為10 g/L的NaOH及尿素溶液在95℃溶解0.5 h,得到狗毛蛋白溶液,然后用30%交聯(lián)劑DE和10 g/L殼聚糖與狗毛蛋白溶液在室溫及中性pH下復(fù)配改性20min,期間多次攪拌,最后得到改性的狗毛蛋白脫色劑,并優(yōu)化出其脫色工藝.結(jié)果表明,用交聯(lián)劑DE、殼聚糖與狗毛蛋白復(fù)配改性后,所制備的脫色劑對染料廢液的脫色效果優(yōu)異,對酸性湖藍(lán)A、活性紅K2BP、陽離子藍(lán)X-GRRL和分散藍(lán)2BLN染料的脫色率分別達(dá)到了97.4%、97.3%、100.0%及97.0%,對陽離子染料廢液的脫色效果最好.
關(guān)鍵詞：廢棄狗毛;交聯(lián)劑DE;殼聚糖;脫色
印染廢水排放量大、色度高、有害成分復(fù)雜、可生化性差,廢水中含有染料、漿料、助劑、纖維及無機(jī)鹽等物質(zhì),屬于難處理的工業(yè)廢水.[1-3]印染過程中使用的染料多數(shù)是水溶性染料,如活性、陽離子和酸性染料等.水溶性染料一般為難降解的有機(jī)化合物,化學(xué)結(jié)構(gòu)牢固,許多氧化劑對其無效,也無法被常規(guī)活性污泥中的細(xì)菌吞噬破壞.因此,水溶性染料廢水的脫色是一大難題.[4-5]印染廢水體系復(fù)雜,通常不能用單一方法處理,而往往需要將幾種方法復(fù)合使用,成本高且脫色效果不夠理想.近幾年來,印染廢水脫色的研究已向利用廉價(jià)原料來以廢治廢的方向發(fā)展.如:以廢棄羊毛為主要成分,經(jīng)等離子體改性及殼聚糖聯(lián)合處理,可有效吸附酸性染料染色廢液.[6]狗毛是一種蛋白資源,來源較廣,在適當(dāng)條件下水解后,水解蛋白大分子鏈中含有大量—COOH、—NH2等極性基團(tuán),處理后能與染料離子、分子之間產(chǎn)生靜電引力、范德華力及氫鍵等作用力,吸附染料或?qū)⑷玖习谀z團(tuán)中,經(jīng)絮凝、聚沉,達(dá)到除去印染廢水中染料的目的.[7]本實(shí)驗(yàn)將廢棄狗毛水解改性后,制成一種新型染料廢水脫色劑,得出較佳脫色劑制備方法及脫色工藝條件,并評價(jià)其脫色效果.
1·實(shí)驗(yàn)
1.1儀器、藥品及材料
儀器:722型光柵分光光度計(jì),上海第三分析儀器廠;電子恒溫水浴鍋,北京科偉永興儀器有限公司;物理天平,西安化學(xué)儀器廠;磁力攪拌器,江蘇金壇市江南儀器廠;PHSJ-4A型精密酸度計(jì),上海雷磁儀器廠.藥品:尿素、氫氧化鈉、冰醋酸等均為分析純;酸性湖藍(lán)A、活性紅K2BP、陽離子藍(lán)X-GRRL和分散藍(lán)2BLN,天津染料化工廠;殼聚糖,濟(jì)南海得貝海洋生物有限公司;DE交聯(lián)劑,上海天壇助劑有限公司.材料:廢棄狗毛.
1.2改性狗毛蛋白脫色劑的制備
用5 mL/L HAc在80℃將狗毛酸洗20 min,去除非蛋白類雜質(zhì).清洗后的狗毛先分別用質(zhì)量濃度為10g/L的NaOH及尿素溶液在95℃溶解一定時(shí)間(0.5~6 h),得到狗毛蛋白溶液,然后用一定量改性劑和殼聚糖與狗毛蛋白溶液在室溫及中性pH下復(fù)配改性一定時(shí)間(0~3 h),期間多次攪拌,最后得到改性狗毛蛋白脫色劑.
1.3脫色方法
用自來水配制幾種染料的模擬廢液,并將改性狗毛蛋白脫色劑與之混合進(jìn)行脫色,在一定pH值(4~9)及溫度(25~55℃)下攪拌一定時(shí)間(0.5~5 h)后,過濾.
1.4脫色率的測定[8]
用分光光度計(jì)在最大吸收波長λmax下測定各自的吸光度A0和Ai,脫色率按下式來計(jì)算：
式中:A0為脫色前原廢液稀釋m倍的吸光度值;Ai為脫色后上層清液稀釋n倍的吸光度值.
2·結(jié)果與討論
2.1狗毛溶解時(shí)間
由表1可以看出,隨著狗毛溶解時(shí)間的延長,脫色率降低,但超過60 min以后,脫色率無法計(jì)算,其原因?yàn)?溶解時(shí)間太長(大于60 min),狗毛蛋白肽鍵水解加劇,肽鏈變短,蛋白質(zhì)分子質(zhì)量急劇降低,溶解度增大,導(dǎo)致與染料結(jié)合后吸附沉降能力減弱,脫色液變成膠體,吸光度值增大,導(dǎo)致脫色率無法計(jì)算.較佳的溶解時(shí)間為30 min,此時(shí)脫色率可達(dá)到44.0%.
2.2脫色液中狗毛蛋白質(zhì)量濃度
從圖1可以看出,當(dāng)狗毛蛋白質(zhì)量濃度較低時(shí)(2.0g/L以下),不足以將相對較多的染料吸附而形成沉淀,脫色后清液中的染料質(zhì)量濃度仍較高,脫色率不超過72%,脫色效果不理想;但狗毛質(zhì)量濃度增加至2.0 g/L以上,狗毛蛋白分子不僅吸附染料形成絮狀物而部分沉淀,而且絮狀物間也會(huì)相互聚并而進(jìn)一步加速絮凝,使脫色率有較大提高;超過2.8 g/L時(shí),廢水中大部分染料被吸附,狗毛蛋白顯得有些過剩,其中一部分以分子狀溶于體系中,再加上狗毛蛋白溶液本身顯灰褐色,會(huì)對脫色后的清液顏色產(chǎn)生較大影響,并隨狗毛蛋白質(zhì)量濃度的大幅增加而遠(yuǎn)高于物理吸附作用的影響,造成脫色后清液的透明度降低,脫色率不能進(jìn)一步提高,反而有所下降.因此,廢液中最佳的狗毛質(zhì)量濃度為2.8 g/L,其脫色率可達(dá)到78.5%.
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