摘要：以废弃狗毛为主原料,研究其溶解及与其他改性剂复配对染料废水脱色率的影响,确定了狗毛蛋白脱色剂的最佳制备工艺条件:用5 mL/L HAc在80℃将狗毛酸洗20 min,去除非蛋白类杂质.清洗后的狗毛先分别用质量浓度为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%交联剂DE和10 g/L壳聚糖与狗毛蛋白溶液在室温及中性pH下复配改性20min,期间多次搅拌,最后得到改性的狗毛蛋白脱色剂,并优化出其脱色工艺.结果表明,用交联剂DE、壳聚糖与狗毛蛋白复配改性后,所制备的脱色剂对染料废液的脱色效果优异,对酸性湖蓝A、活性红K2BP、阳离子蓝X-GRRL和分散蓝2BLN染料的脱色率分别达到了97.4%、97.3%、100.0%及97.0%,对阳离子染料废液的脱色效果最好.
关键词：废弃狗毛;交联剂DE;壳聚糖;脱色
印染废水排放量大、色度高、有害成分复杂、可生化性差,废水中含有染料、浆料、助剂、纤维及无机盐等物质,属于难处理的工业废水.[1-3]印染过程中使用的染料多数是水溶性染料,如活性、阳离子和酸性染料等.水溶性染料一般为难降解的有机化合物,化学结构牢固,许多氧化剂对其无效,也无法被常规活性污泥中的细菌吞噬破坏.因此,水溶性染料废水的脱色是一大难题.[4-5]印染废水体系复杂,通常不能用单一方法处理,而往往需要将几种方法复合使用,成本高且脱色效果不够理想.近几年来,印染废水脱色的研究已向利用廉价原料来以废治废的方向发展.如:以废弃羊毛为主要成分,经等离子体改性及壳聚糖联合处理,可有效吸附酸性染料染色废液.[6]狗毛是一种蛋白资源,来源较广,在适当条件下水解后,水解蛋白大分子链中含有大量—COOH、—NH2等极性基团,处理后能与染料离子、分子之间产生静电引力、范德华力及氢键等作用力,吸附染料或将染料包裹在胶团中,经絮凝、聚沉,达到除去印染废水中染料的目的.[7]本实验将废弃狗毛水解改性后,制成一种新型染料废水脱色剂,得出较佳脱色剂制备方法及脱色工艺条件,并评价其脱色效果.
1·实验
1.1仪器、药品及材料
仪器:722型光栅分光光度计,上海第三分析仪器厂;电子恒温水浴锅,北京科伟永兴仪器有限公司;物理天平,西安化学仪器厂;磁力搅拌器,江苏金坛市江南仪器厂;PHSJ-4A型精密酸度计,上海雷磁仪器厂.药品:尿素、氢氧化钠、冰醋酸等均为分析纯;酸性湖蓝A、活性红K2BP、阳离子蓝X-GRRL和分散蓝2BLN,天津染料化工厂;壳聚糖,济南海得贝海洋生物有限公司;DE交联剂,上海天坛助剂有限公司.材料:废弃狗毛.
1.2改性狗毛蛋白脱色剂的制备
用5 mL/L HAc在80℃将狗毛酸洗20 min,去除非蛋白类杂质.清洗后的狗毛先分别用质量浓度为10g/L的NaOH及尿素溶液在95℃溶解一定时间(0.5~6 h),得到狗毛蛋白溶液,然后用一定量改性剂和壳聚糖与狗毛蛋白溶液在室温及中性pH下复配改性一定时间(0~3 h),期间多次搅拌,最后得到改性狗毛蛋白脱色剂.
1.3脱色方法
用自来水配制几种染料的模拟废液,并将改性狗毛蛋白脱色剂与之混合进行脱色,在一定pH值(4~9)及温度(25~55℃)下搅拌一定时间(0.5~5 h)后,过滤.
1.4脱色率的测定[8]
用分光光度计在最大吸收波长λmax下测定各自的吸光度A0和Ai,脱色率按下式来计算：
式中:A0为脱色前原废液稀释m倍的吸光度值;Ai为脱色后上层清液稀释n倍的吸光度值.
2·结果与讨论
2.1狗毛溶解时间
由表1可以看出,随着狗毛溶解时间的延长,脱色率降低,但超过60 min以后,脱色率无法计算,其原因为:溶解时间太长(大于60 min),狗毛蛋白肽键水解加剧,肽链变短,蛋白质分子质量急剧降低,溶解度增大,导致与染料结合后吸附沉降能力减弱,脱色液变成胶体,吸光度值增大,导致脱色率无法计算.较佳的溶解时间为30 min,此时脱色率可达到44.0%.
2.2脱色液中狗毛蛋白质量浓度
从图1可以看出,当狗毛蛋白质量浓度较低时(2.0g/L以下),不足以将相对较多的染料吸附而形成沉淀,脱色后清液中的染料质量浓度仍较高,脱色率不超过72%,脱色效果不理想;但狗毛质量浓度增加至2.0 g/L以上,狗毛蛋白分子不仅吸附染料形成絮状物而部分沉淀,而且絮状物间也会相互聚并而进一步加速絮凝,使脱色率有较大提高;超过2.8 g/L时,废水中大部分染料被吸附,狗毛蛋白显得有些过剩,其中一部分以分子状溶于体系中,再加上狗毛蛋白溶液本身显灰褐色,会对脱色后的清液颜色产生较大影响,并随狗毛蛋白质量浓度的大幅增加而远高于物理吸附作用的影响,造成脱色后清液的透明度降低,脱色率不能进一步提高,反而有所下降.因此,废液中最佳的狗毛质量浓度为2.8 g/L,其脱色率可达到78.5%.
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