一種利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種減水劑的制備方法，尤其涉及一種利用皮革固體廢棄物制備減水 劑的方法，屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 減水劑是現(xiàn)代混凝土攪拌和施工過(guò)程中必須使用的一種外加劑，它的作用是減少 混凝土拌合時(shí)的用水量、增加混凝土的流動(dòng)性和提高混凝土的強(qiáng)度。
[0003] 高分子降解生產(chǎn)減水劑國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了很多研究。例如：Vieira等的研究成果 (Dispersing agents for cement based on modified polysaccharides. Cement and Concrete Research，2005,35(5):883-890)發(fā)現(xiàn)淀粉和纖維素降解可生產(chǎn)減水劑;美國(guó)專 利US20040103824A1公開(kāi)了在多糖衍生物分子鏈上引入強(qiáng)親水基團(tuán)，可對(duì)水泥具有良好的 分散能力；劉偉區(qū)等的研究成果(從棉絨纖維素制取混凝土外加劑.化學(xué)建材.1994(2)73-75)以棉短絨為原材料制備纖維素硫酸酯，可提高水泥凈漿流動(dòng)度;龔福忠等的研究（以甘 蔗渣為原料制備水溶性分散劑的研究.廣西化工.2001，30(2): 6-8)以蔗渣為起始反應(yīng)物， 制備出可以增強(qiáng)混凝土的減水劑；中國(guó)專利CN103011664A利用廢舊聚苯乙烯塑料降解、聚 合生產(chǎn)減水劑。
[0004]我國(guó)已成為世界皮革加工、制造與貿(mào)易中心。制革廢棄物的處理與利用，已成為制 約皮革工業(yè)能否持續(xù)發(fā)展的重要因素。企業(yè)處理皮革固體廢棄物的一般方法是焚燒或填 埋，這不僅污染環(huán)境，而且浪費(fèi)資源。藍(lán)濕皮廢棄物含膠原蛋白約占80%，鉻含量約為3-4%。如何充分利用這一資源，減輕鉻污染，國(guó)內(nèi)外都做了大量研究工作，近幾年主要圍繞著 提取膠原蛋白。但因?yàn)殂t與膠原蛋白分離不徹底，限制了這些膠原蛋白的使用。
[0005] 皮革固體廢棄物應(yīng)用于水泥添加劑，使鉻固定在砼中，能從根本上解決鉻對(duì)環(huán)境 的破壞。含鉻皮革固體廢棄物主要成分是膠原纖維，通過(guò)解離生成氨基酸多肽。其中含有大 量的氨基和羧基，這些活性基團(tuán)可以吸附在水泥顆粒及其水化物上，形成具有一定厚度的 吸附層和一定的吸附形態(tài)，從而改變固液界面的物化性質(zhì)和顆粒之間的相互作用力。使水 泥顆粒間的凝聚作用減弱，摩擦阻力減小，從而分散水泥顆粒改善水泥漿的流動(dòng)性。利用含 鉻皮革固體廢棄物生產(chǎn)水泥添加劑是一種全新的探索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有皮革固體廢棄物利用技術(shù)存在的不足，提供一種利用皮革固體廢 棄物制備減水劑的方法。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：
[0008] -種利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0009] 1)清洗:將皮革剪成小塊，所得皮肩過(guò)5mm篩除去雜質(zhì)，向其中加入水、PPA攪拌清 洗，過(guò)濾，向所得濾渣中加入水、清潔劑和25~28wt%的氨水，攪拌洗滌脫除油脂，收集所得 濾渣加水洗滌過(guò)濾，置于空氣中晾干保存；
[0010] 2)消解:稱取步驟1)中所得的皮革固體加入到反應(yīng)釜中，向其中加入尿素作為催 化劑，之后向其中加入0.1~lmo 1 /L的硫酸，于100~115°C、0.1~0.3MPa的條件下水解反 應(yīng)；
[0011] 3)中和:堿中和步驟2)中所得的水解液至pH為7~9;
[0012] 4)接枝：向步驟3)所得的水解液中滴加30~40wt %的甲醛溶液，于60~80°C的條 件下發(fā)生接枝反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)濃縮得氨基酸類液體減水劑，噴霧干燥后得固體粉末狀氨基酸 類減水劑。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0014] 進(jìn)一步，以皮革的重量計(jì)，步驟2)中加入尿素的量為皮革固體質(zhì)量的2~3wt%。
[0015] 進(jìn)一步，以皮革的重量計(jì)，步驟2)中加入硫酸溶液的量為皮革固體質(zhì)量的8~10 倍。
[0016] 進(jìn)一步，步驟4)中所述甲醛溶液的加入量為水解液體積的0.3~0.5%。
[0017] 進(jìn)一步，步驟1)中所述的清潔劑為洗衣液、肥皂水、十二烷基磺酸鈉中的一種。
[0018] 進(jìn)一步，以皮革的重量計(jì)，步驟1)中加入PPA的量為0.3~0.5wt %。
[0019]進(jìn)一步，以皮革的重量計(jì)，步驟1)中加入清潔劑的量為0.3~0.4wt %，氨水的量為 1 · 0~1 · 5wt% 〇
[0020] 進(jìn)一步，步驟2)中的反應(yīng)時(shí)間為2~4小時(shí)。
[0021 ] 進(jìn)一步，步驟4)中的反應(yīng)時(shí)間為3~4小時(shí)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 1)本方法成本低、時(shí)間短、減水率高；
[0024] 2)變廢為寶，提高了資源的利用率，無(wú)二次污染，綠色環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0026] 實(shí)施例1:
[0027] 1)清洗:將1000g皮肩過(guò)5mm篩除去雜質(zhì)，向其中加入皮肩體積三倍的水、3g PPA攪 拌清洗，過(guò)濾，向所得濾渣中加入皮肩體積三倍的水、3g清潔劑十二烷基磺酸鈉和log 25~ 28wt %的氨水，攪拌洗滌脫除油脂，收集所得濾渣加水洗滌過(guò)濾，置于空氣中晾干保存； [0028] 2)消解:稱取步驟1)中所得的皮肩固體300g加入到反應(yīng)釜中，向其中加入尿素8g 作為催化劑，之后向其中加入2.5升0.5mol/L的硫酸，于115°C、0.2MPa的條件下水解反應(yīng)3 小時(shí)得水解液；
[0029] 3)中和：向步驟2)中所得的水解液中加入2mol/L的氫氧化鈉溶液，至p Η為8;
[0030] 4)接枝：向步驟3)所得的水解液中加入30wt %的甲醛溶液10ml，于80°C的條件下 反應(yīng)4小時(shí)發(fā)生接枝反應(yīng)，所得產(chǎn)物濃縮至固體含量30~35wt %得氨基酸類減水劑。
[0031] 實(shí)施例2:
[0032] 1)清洗:將1000g皮肩過(guò)5mm篩除去雜質(zhì)，向其中加入皮肩體積四倍的水、4g PPA攪 拌清洗，過(guò)濾，向所得濾渣中加入皮肩體積三倍的水、3g洗衣液和12g 25~28wt %的氨水， 攪拌洗滌脫除油脂，收集所得濾渣加水洗滌過(guò)濾，置于空氣中晾干保存；
[0033] 2)消解:稱取步驟1)中所得的皮肩固體300g加入到反應(yīng)釜中，向其中加入尿素9g 作為催化劑，之后向其中加入3升0. lmol/L的硫酸，于110°C、0.3MPa的條件下水解反應(yīng)4小 時(shí)得水解液；
[0034] 3)中和：向步驟2)中所得的水解液中加入2mol/L的氫氧化鈉溶液，至pH為9;
[0035] 4)接枝：向步驟3)所得的水解液中加入35wt %的甲醛溶液12ml，于60°C的條件下 反應(yīng)4小時(shí)發(fā)生接枝反應(yīng)，所得產(chǎn)物濃縮至固體含量30~35wt %得氨基酸類減水劑。
[0036] 實(shí)施例3:
[0037] 1)清洗:將1000g皮革剪成小塊，過(guò)5mm篩除去雜質(zhì)，向其中加入皮革體積四倍的 水、5g PPA攪拌清洗，過(guò)濾，向所得濾渣中加入皮革體積三倍的水、5g清潔劑十二烷基磺酸 鈉和15g 25~28wt %的氨水，攪拌洗滌脫除油脂，收集所得濾渣加水洗滌過(guò)濾，置于空氣中 晾干保存；
[0038] 2)消解:稱取步驟1)中所得的皮革固體300g加入到反應(yīng)釜中，向其中加入尿素6g 作為催化劑，之后向其中加入2.4升1111〇1/1的硫酸，于100°(3、0.1210^的條件下水解反應(yīng)2小 時(shí)得水解液；
[0039] 3)中和：向步驟2)中所得的水解液中加入2mol/L的氫氧化鈉溶液，至pH為9;
[0040] 4)接枝：向步驟3)所得的水解液中加入40wt %的甲醛溶液8ml，于70°C的條件下反 應(yīng)3小時(shí)發(fā)生接枝反應(yīng)，所得產(chǎn)物濃縮至固體含量30~35wt %得氨基酸類減水劑。
[0041 ]實(shí)施例1~3所得減水劑的應(yīng)用結(jié)果如下：
[0042]將上述實(shí)例中制備的減水劑根據(jù)GB/T8077-2000《混疑土外加劑均質(zhì)性試驗(yàn)方 法》、GB/T 1346-2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》、GB/T17671-1999 《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下：
[0043] 表1水泥凈漿流動(dòng)度
[0044]
[0045] 表2水泥砂漿性能
[0046]
[0047]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 清洗:將皮革剪成小塊，所得皮肩過(guò)5mm篩除去雜質(zhì)，向其中加入水、PPA攪拌清洗，過(guò) 濾，向所得濾渣中加入水、清潔劑和25~28wt%的氨水，攪拌洗滌脫除油脂，收集所得濾渣 加水洗滌過(guò)濾，置于空氣中晾干保存； 2) 消解:稱取步驟1)中所得的皮革固體加入到反應(yīng)釜中，向其中加入尿素作為催化劑， 之后向其中加入〇. 1~lmo 1 /L的硫酸，于100~115°C、0.1~0.3MPa的條件下水解反應(yīng)； 3) 中和:堿中和步驟2)中所得的水解液至pH為7~9; 4) 接枝：向步驟3)所得的水解液中滴加30~40wt %的甲醛溶液，于60~80°C的條件下 發(fā)生接枝反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)濃縮得氨基酸類液體減水劑，噴霧干燥后得固體粉末狀氨基酸類減 水劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征在于，以皮革 的重量計(jì)，步驟2)中加入尿素的量為皮革固體量的2~3wt %。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征在于，以皮革 的重量計(jì)，步驟2)中加入硫酸溶液的量為皮革固體量的8~10倍。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征在于，步驟4) 中所述甲醛溶液的加入量為水解液體積的〇. 3~0.5%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征在于，步驟1) 中所述的清潔劑為洗衣液、肥皂水、十二烷基磺酸鈉中的一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征在于，以皮革 的重量計(jì)，步驟1)中加入PPA的量為0.3~0.5wt %。7. 根據(jù)權(quán)利要求1、5或6中任一項(xiàng)所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特 征在于，以皮革的重量計(jì)，步驟1)中加入清潔劑的量為0.3~0.4wt %，氨水的量為1.0~ 1.5wt% 〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征 在于，步驟2)中的反應(yīng)時(shí)間為2~4小時(shí)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，其特征 在于，步驟4)中的反應(yīng)時(shí)間為3~4小時(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用皮革固體廢棄物制備減水劑的方法，包括清洗、消解、中和、接枝等步驟，本發(fā)明的有益效果是：1)本方法成本低、時(shí)間短、減水率高；2)變廢為寶，提高了資源的利用率，無(wú)二次污染，綠色環(huán)保。
【IPC分類】C04B103/30, C04B24/14, B09B3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105503004
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510939195
【發(fā)明人】羅星, 李華, 宋俊芬, 高保生, 張良
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日