專利名稱：一種用于處理印染廢水的蛋白質(zhì)絮凝劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子化學(xué)品及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種用于處理印染廢水的蛋白 質(zhì)絮凝劑。
背景技術(shù)：
印染廢水成分復(fù)雜，排放量大，嚴(yán)重環(huán)境污染，如何有效地處理印染廢水是關(guān)系工 業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題。印染廢水中最難處理的是帶有-SO3H、-COOH、-OH等親水性基團(tuán)的染料 廢水，其結(jié)構(gòu)主要是芳烴和雜環(huán)化合物，毒性大、色度高，難以生物降解和脫色。目前處理印 染廢水使用的方法有氧化法、絮凝法和生物處理法。用氧化法進(jìn)行處理時(shí)成本高且效果差。 采用絮凝法處理時(shí)使用的藥劑主要有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類絮凝劑，都存在著二次污染和成本 較高的問(wèn)題。生物處理法是近年的新課題，技術(shù)尚不成熟且成本高。因此，急需開(kāi)發(fā)高效、 無(wú)二次污染、成本低的絮凝技術(shù)。動(dòng)物毛發(fā)、羽毛、蹄殼或豆粕等畜牧業(yè)或農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物含有豐富的蛋白質(zhì)，但 目前并未充分利用，大量作廢棄處理，既增加環(huán)境負(fù)擔(dān)又浪費(fèi)資源。人們雖然已經(jīng)開(kāi)始致力 于蛋白質(zhì)應(yīng)用的研究開(kāi)發(fā)，例如從畜毛等提取角蛋白或氨基酸、主要用在食品、飼料、化妝 品、醫(yī)療保健、包裝材料等方面，但應(yīng)用并不廣泛。而對(duì)于蛋白質(zhì)在印染廢水脫色絮凝方面 的研究較少。《印染助劑》2008年第一期《改性雞毛角蛋白脫色劑K-D用于印染廢水的脫色 研究》僅限于對(duì)雞毛角蛋白的物理改性，用量較大且脫色較差。迄今尚無(wú)經(jīng)過(guò)化學(xué)改性的蛋 白質(zhì)絮凝劑可用于處理染料廢水的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
已知蛋白質(zhì)側(cè)鏈上有大量的親水性基團(tuán)，如氨基、羧基和羥基等，這些基團(tuán)對(duì)染料 和重金屬等有很好的親和性，這與絮凝法處理染料廢水的機(jī)理是一致的?；谶@樣的理論， 本發(fā)明旨在利用動(dòng)物毛發(fā)、羽毛、蹄殼或豆粕畜牧業(yè)或農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物中含有的蛋白質(zhì)， 將這些蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)化學(xué)改性之后，單獨(dú)或者與其他絮凝劑復(fù)配，用于印染廠或染料廠的廢 水脫色絮凝處理中。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于處理印染廢水的蛋白質(zhì)絮凝劑，該絮凝劑的活 性成分為化學(xué)改性的水溶性蛋白質(zhì)，采用以下方法制備首先將動(dòng)植物蛋白質(zhì)水解制得水 溶性蛋白質(zhì)，再與化學(xué)改性劑進(jìn)行反應(yīng)，得到適用于處理印染廢水的蛋白質(zhì)絮凝劑，。化學(xué) 改性劑的加入量為0. 5-5摩爾/100克水溶性蛋白質(zhì)，反應(yīng)溫度為50-100°C。制備水溶性蛋白質(zhì)所用的動(dòng)植物蛋白取自動(dòng)物毛發(fā)、羽毛、蹄殼或豆粕等畜牧業(yè) 或農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物。將這些動(dòng)植物蛋白質(zhì)水解制備水溶性蛋白質(zhì)的公知方法很多，目前 使用的方法主要有氧化、還原、酸堿處理、酶降解、高壓處理、閃爆、電化學(xué)氧化、銅氨溶液法 金屬鹽法等。具體操作在專利 CN1063874A、US2008009611A1、JP8092295A、JP10291999A, US5262307A、JP2051533A中有詳細(xì)的描述。本發(fā)明采用堿性水解法制備水溶性蛋白質(zhì)。參與對(duì)水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性的化學(xué)改性劑選自以下1-2種有機(jī)胺類、醛類、鹵代羧酸類或含有不飽和雙鍵并可以進(jìn)行MICHEAL加成的化合物。上述化學(xué)改性劑可與水溶 性蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的氨基、羥基或巰基等進(jìn)行反應(yīng)，起到交聯(lián)、架橋的作用，以此增大分子量 并引入更多的陽(yáng)離子或陰離子基團(tuán)以利于絮凝廢水中的染料分子。用于制備本發(fā)明蛋白質(zhì)絮凝劑的化學(xué)改性劑可以與蛋白質(zhì)分子中一個(gè)或幾個(gè)特 定基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)、從而起到對(duì)蛋白質(zhì)改性的作用。實(shí)際操作中，為保證反應(yīng)順利進(jìn)行，應(yīng)根 據(jù)具體選用的化學(xué)改性劑與蛋白質(zhì)分子上特定基團(tuán)的反應(yīng)類型調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的PH值。這 一點(diǎn)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是不難理解的。當(dāng)選用有機(jī)胺類化合物作為化學(xué)改性劑對(duì)水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性時(shí)，可以同時(shí)應(yīng) 用醛類化學(xué)改性劑作為交聯(lián)劑與蛋白質(zhì)分子中的氨基、羥基以及巰基等發(fā)生交聯(lián)或接枝等 反應(yīng)。反應(yīng)于50-80°C進(jìn)行，化學(xué)改性劑的加入量為0. 5-5摩爾/100克水溶性蛋白質(zhì)；所 述的有機(jī)胺類化學(xué)改性劑選自尿素、乙二胺、己二胺、雙氰胺、三聚氰胺、一甲胺、二甲胺、單 乙醇胺或二乙醇胺；所述的醛類化學(xué)改性劑選自甲醛或乙二醛；兩類化學(xué)改性劑之間的摩 爾比為1 1-2。當(dāng)選用含有不飽和雙鍵并可以進(jìn)行MICHEAL加成的化合物作為化學(xué)改性劑對(duì)水 溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性時(shí)，通常在堿性條件下與蛋白質(zhì)分子中的伯胺或者仲胺基團(tuán)進(jìn)行加成 反應(yīng)。反應(yīng)于60-100°C進(jìn)行，化學(xué)改性劑的加入量為0. 5-07摩爾/100克水溶性蛋白質(zhì)； 所述的化學(xué)改性劑選自丙烯酰胺、N，N-二甲基二烯丙基氯化銨或丙烯酸類單體。也可以同 時(shí)加入以上兩種化學(xué)改性劑對(duì)水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性，此時(shí)，兩種化學(xué)改性劑的摩爾比為 1 1-2。當(dāng)選用鹵代羧酸類化學(xué)改性劑對(duì)水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性時(shí)，這些鹵代羧酸在堿性 條件下與蛋白質(zhì)分子中的氨基、羥基等發(fā)生取代反應(yīng)。反應(yīng)于60_90°c進(jìn)行，化學(xué)改性劑的 加入量為0. 5-1.0摩爾/100克水溶性蛋白質(zhì)；所述的鹵代羧酸類化學(xué)改性劑選自氯乙酸或 氯代丁二酸。本發(fā)明針對(duì)蛋白質(zhì)分子側(cè)鏈上的極性官能團(tuán)如氨基、羥基等基團(tuán)引入某些特定基 團(tuán)，或?qū)Φ鞍追肿舆M(jìn)行交聯(lián)可以制備不同離子性、含氮量、分子量的改性蛋白質(zhì)。所涉及的 化學(xué)反應(yīng)式部分例舉如下1.應(yīng)用尿素和甲醛改性-NH7
protein chain
HCHO
-NHCH2OH
protein chain
O
-NHCH2OH + H2N——C——NH2-
protein chain
OI
-NHCH2NH-C——NHCH2NH~I
protein chain
protein chain
ο
HCHO/ H Il H ,
H2N——C——NH2 HOH2C十N——C——N十CH2OH
60。C
η
O
/H Il H \、
HOH2C 十 N—C—N 士 CH2OH +
-NH,
protein chain
O
/H Il H \
-NHCH2fN——C——N-^-CH2NH-
protein chain
protein chain
O
Il
-OH + H2N——C一NH2
protein chain
2.應(yīng)用雙氰胺改性
O
HH
-N一C一N-
proteia chain
protein chain
NH
/
NH4Cl
+ HCHO ——NC-
"NH2
-H—<
NH
NHCH2OH
N
NH
"NH2
NH4Cl Z + HCHO-^NC—N=C\
H
N——CH2OH
N——CH2OH H
權(quán)利要求
1.一種用于處理印染廢水的蛋白質(zhì)絮凝劑，其特征在于，所述絮凝劑的活性成分為化 學(xué)改性的水溶性蛋白質(zhì)，該活性成分采用下述方法制得將動(dòng)植物蛋白質(zhì)水解得到的水溶 性蛋白質(zhì)與化學(xué)改性劑于50-100°C進(jìn)行反應(yīng)，化學(xué)改性劑的加入量為0. 5-5摩爾/100克水 溶性蛋白質(zhì)；所述的化學(xué)改性劑選自以下1-2種有機(jī)胺類、醛類、鹵代羧酸類或含有不飽 和雙鍵并可以進(jìn)行MICHEAL加成的化合物。
2.按照權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)絮凝劑，其特征在于選用有機(jī)胺類和醛類化學(xué)改性 劑對(duì)水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性，反應(yīng)于50-80°C進(jìn)行，化學(xué)改性劑的加入量為0. 5-5摩爾/100 克水溶性蛋白質(zhì)；所述的有機(jī)胺類化學(xué)改性劑選自尿素、乙二胺、己二胺、雙氰胺、三聚氰 胺、一甲胺、二甲胺、單乙醇胺或二乙醇胺，所述的醛類化學(xué)改性劑選自甲醛或乙二醛；兩類 化學(xué)改性劑之間的摩爾比為1 1-2。
3.按照權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)絮凝劑，其特征在于選用1-2種含有不飽和雙鍵 并可以進(jìn)行MICHEAL加成的化合物作為化學(xué)改性劑對(duì)水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性，反應(yīng)于 60-100°C進(jìn)行，化學(xué)改性劑的加入量為0. 5-07摩爾/100克水溶性蛋白質(zhì)；所述的該類化學(xué) 改性劑選自丙烯酰胺、N, N- 二甲基二烯丙基氯化銨或丙烯酸類單體；當(dāng)加入兩種化學(xué)改性 劑時(shí)，兩種化學(xué)改性劑之間的摩爾比為1 1-2。
4.按照權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)絮凝劑，其特征在于選用鹵代羧酸類化學(xué)改性劑對(duì) 水溶性蛋白質(zhì)進(jìn)行改性，反應(yīng)于60-90°C進(jìn)行，化學(xué)改性劑的加入量為0. 5-1.0摩爾/100克 水溶性蛋白質(zhì)；所述的鹵代羧酸類化學(xué)改性劑選自氯乙酸或氯代丁二酸。
5.一種按照權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)絮凝劑用于處理印染廢水的用途。
6.一種蛋白質(zhì)絮凝劑復(fù)配物，其特征在于含有權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)絮凝劑和其 他絮凝劑，蛋白質(zhì)絮凝劑和其他絮凝劑之間的重量比為5 1至1 5;所述的其他絮凝 劑選自以下1-2種聚丙烯酰胺或其共聚物、聚丙烯酸類鹽或其共聚物、聚雙氰胺-甲醛樹(shù) 脂、聚N，N-二甲基二烯丙基氯化銨、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合硫酸亞鐵、硫酸鈣或氯 化鈣。
7.按照權(quán)利要求6所述的復(fù)配物，其特征在于所述的其他絮凝劑選自以下1-2種聚 雙氰胺-甲醛樹(shù)脂、N, N- 二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物或聚合氯化鋁。
8.一種按照權(quán)利要求6所述的蛋白質(zhì)絮凝劑復(fù)配物用于處理印染廢水的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于處理印染廢水的蛋白質(zhì)絮凝劑。由源自廉價(jià)廢棄動(dòng)物毛皮、蹄、動(dòng)物毛粉以及豆粕的各種動(dòng)植物蛋白粉制備的水溶性蛋白質(zhì)，針對(duì)蛋白質(zhì)分子中存在的不同基團(tuán)與化學(xué)改性劑進(jìn)行反應(yīng)，制備用于處理印染廢水的蛋白質(zhì)絮凝劑。本發(fā)明同時(shí)提供了一種蛋白質(zhì)絮凝劑復(fù)配物。本發(fā)明提供了簡(jiǎn)單易行的制備方法，產(chǎn)品成本低廉，可高效處理印染廠和染料生產(chǎn)廠所排放的多種染料廢水。
文檔編號(hào)C02F1/56GK102115239SQ20091024421
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者付洪娥, 劉冬雪, 吳玉春, 姚齊, 賈俊, 魯琴 申請(qǐng)人:中國(guó)中化股份有限公司, 沈陽(yáng)化工研究院有限公司