废弃皮胶原纤维固载金属离子吸附剂对阴离子型染料废水的脱色

第16卷5期2(X)8年10月应用基础与工程科学学报JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERINGVOI.16,No.5octoberZ(X)8文章编号:105伪30(2(X)8)05乃647一12中图分类号二T卿28文献标识码:A废弃皮胶原纤维固载金属离子吸附剂对阴离子型染料废水的脱色顾迎春,廖学品,王玉路,石碧(四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室,四川成都61065)摘要:以废弃皮屑为原材料,分别将从(l)、Fe(l)和Zr(W)结合在皮胶原纤维上,制备出一类新型生物质吸附剂—皮胶原纤维固载金属离子吸附剂(MLCF).实验证明,MLCF有相当高的金属离子固载率,其收缩温度和等电点明显高于皮胶原纤维,且具有松散的表面结构和较大的比表面积.其中皮胶原纤维固载Fe(1)吸附剂(FLCF)和皮胶原纤维固载zr(lV)吸附剂(ZLCF)在pH3.0一n.0的范围内稳定性好,通过研究其对水体中三种阴离子型染料(酸性嫩黄G、直接黄R和活性艳蓝KN一R)的吸附去除,发现ZLCF的吸附容量和去除率均比FLCF的大,ZLCF对酸性嫩黄G、直接黄R和活性艳蓝KN一R的吸附容量分别达439.6、388.9和368.gm岁g,1.Zg/L用量的zLCF对这三种染料(初始浓度为100m岁L)的去除率均大于85%.FLCF和zLCF固定床均显示出较高的吸附利用率,其中ZLCF固定床对酸性嫩黄G、直接黄R和活性艳蓝KN一R的吸附穿透点分别达lro、64和250床层体积.关键词:废弃皮屑;胶原纤维;固载金属离子;吸附剂;脱色;阴离子型染料废水我国现在是世界上最大的皮革生产国.由于制革行业对原料皮的利用率较低,原料皮只有30%一35%的部分能转化为可利用的皮革,其余部分主要以废弃皮屑的形式存在,因此我国每年约产生1.5、106t的废弃皮屑[’“].废弃皮屑的主要成分为动物脂肪和皮胶原,是可回收利用的油脂和蛋白质资源.目前对废弃皮屑的回收利用主要是用各种化学试剂和生化试剂对其进行水解,从水解液中提取油脂、水解蛋白和明胶〔’礴〕,再将这些提取物用于生产其他产品,如化妆品、皮化材料、胶片等,而未完全水解的残留固体可用作肥料或饲料.在废弃皮屑的水解过程中,若有效控制水解程度,可将部分废弃皮屑转化成新型的生物质材料—皮胶原纤维.皮胶原纤维为白色短纤维状固体,具有亲水而不溶于水的特点,在水中溶胀后呈分散状态.皮胶原属结构性蛋白,组成胶原蛋白的氨基酸富含一COOH、一NH:、一OH等活性基团,其主要成分I型胶原具有三股螺旋特征结构.上述特收稿日期二2加8供一10;修订日期二2(X)8习8一巧基金项目:四川省重点科学与技术研究项目(No.04SG012破x刃);四川大学青年科学基金(No.2以抖52)作者简介:顾迎春(1969一),女,博士通讯作者:石碧(1958一),男,教授,博士生导师.E.m‘l:shibi@scu.edu.cn;sibi往旧nin@vip.163·com;Te1028名54()5508648应用基础与工程科学学报Vol.16点和结构说明皮胶原纤维是一种潜在的吸附材料.本课题组已有的研究表明,以皮胶原纤维为基材的吸附剂对水体中的阴离子,如氟离子、磷酸根和砷酸根等,有较强的吸附作用〔’“」,因此研究皮胶原纤维吸附剂对阴离子型染料废水的脱色作用,将进一步拓展废弃皮屑精细化利用的领域.众所周知,多数染料具有毒性大、难生物降解的特点〔吕习〕,因此染料废水脱色一直是印染和环保行业关注的焦点.染料废水脱色主要是去除水体中的阴离子型染料(直接、酸性和活性染料)和阳离子型染料(碱性染料).阳离子型染料主要用于睛纶织物的印染,而其他类型织物的印染多使用阴离子型染料,故研制去除水体中阴离子型染料的吸附剂具有更广泛的应用价值.生物质一般具有价廉易得,安全无毒,可完全生物降解等特点,因此在众多类型的吸附剂中,生物质吸附剂的研究引起了人们广泛的兴趣.能用于制备吸附剂的生物质主要有:纤维素、甲壳素/壳聚糖、蛋白质等.有文献曾报道,未经任何化学改性的纤维素基生物质对阳离子型染料有一定的吸附能力,而对阴离子型染料的吸附容量很小〔’。‘川.但是经胺化改性后的纤维素基生物质对阴离子型染料的吸附脱色性能有明显的提高[‘5-161.20世纪80年代,Mckay等人〔‘7一l8j首次对甲壳素吸附染料的性能和机理做了详细研究.结果表明,甲壳素对阴离子型染料的吸附能力大于纤维素.国内外近期的研究结果进一步表明,壳聚糖及其衍生物对阴离子型染料的吸附容量明显大于甲壳素[‘9侧,并且对染料废水有较好的脱色效果[z4侧.废弃动物蛋白是一类来源极为丰富的生物质,但在这方面的研究相对较少.有文献曾报道,经适当改性后的废弃动物蛋白材料也有较好的吸附脱色作用.例如,非织造回收羊毛经等离