含铬革屑制备芳香族胶原蛋白及乙酰丙酮铬

摘要

含铬革屑是制革厂的固体废弃物之一，其中含有大量的铬和胶原蛋白，如果处理不当，会造成严重的环境污染，这使得含铬革屑的合理有效地处理并加以利用显得尤为重要。同时，我国大力倡导废弃物资源化利用，因此对含铬革屑的资源化利用研究具有重要的社会意义和重大的经济价值。
　　本研究首先采用单因素实验研究了碱用量、水用量、水解温度和水解时间等条件对从含铬革屑中提取出的胶原蛋白水解产物的增比粘度、水解率和提取率的影响，并对胶原蛋白水解产物进行了分析。最优条件为氢氧化钠用量5％、水用量500％、水解温度90℃、水解时间3h。在最优水解工艺条件下得到分子量分布相对较宽的胶原蛋白水解产物，其可用于制备皮革蛋白填料。
　　利用马来酸酐和对氨基苯磺酰胺合成了4(')-氨基磺酰基苯基-4-氨基-4-氧代-2-丁烯酸，将其作为预聚体与胶原蛋白水解产物通过自由基聚合制备芳香族胶原蛋白复鞣填充剂，并对其理化性质进行了分析。实验研究了反应温度、预聚体与水解产物的质量比、反应时间及引发剂用量对接枝率和接枝效率的影响，并对芳香族胶原蛋白复鞣填充剂进行了表征。研究表明最优反应条件为反应温度75℃、m（预聚体）∶m（胶原水解产物）为0.7、反应时间2.5h、引发剂用量2％。
　　将芳香族胶原蛋白复鞣填充剂用于皮革复鞣填充工艺应用，通过正交实验优化了复鞣填充工艺，最优条件为填充温度40℃、填充剂用量3％、填充时间1h。在最优工艺条件下，以增厚率为指标对比了空白、市售蛋白填充剂FB和自制胶原蛋白填充剂的皮样的应用效果，研究表明自制芳香族胶原蛋白具有良好的填充性能，通过成革的微观结构能观察到芳香族胶原蛋白填料均匀地填充在胶原纤维上。
　　将从含铬革屑提取胶原蛋白水解产物之后的铬渣中分离得到的铬制备成了六水合三氯化铬，用正交试验优化得固液比1∶5，酸解温度100℃，酸解时间2h时六水合三氯化铬的产率最高。以六水合三氯化铬制备乙酰丙酮铬，用二次回归正交旋转组合试验优化了乙酰丙酮铬的产率方案，最优合成条件为尿素用量45g，n(Hacac)∶n(Cr3+)为5∶1，反应时间3.5h，反应温度为90℃，在此条件下乙酰丙酮铬产率为85.78％。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 含铬革屑的处理方法

1．2．1 焚烧处理法

1．2．2 碱水解处理法

1．2．3 氧化处理法

1．2．4 酶降解处理法

1．2．5 热解处理法

1．2．6 酸水解处理法

1．3 含铬革屑的资源化利用

1．3．1 制备动物饲料、鸡饲料、肥料

1．3．2 在皮革加工中的应用

1．3．3 制备胶粘剂、化妆品、膜

1．3．4 制备生物载体和富铬酵母

1．3．5 制备活性炭

1．3．6 制备吸附材料

1．3．7 制备工业颜料

1．3．8 作为能源

1．3．9 作为陶瓷／沥青混合料

1．3．10 铬酸盐的生产

1．3．11 在塑料／橡胶／树脂上的应用

1．3．12 制备再生革

1．4 本课题的目的及意义

2 含铬革屑胶原蛋白水解产物的提取

2．1 主要实验材料及仪器

2．2 含铬革屑的分析检测

2．2．1 含铬革屑pH值的测定

2．2．2 含铬革屑铬含量的测定

2．2．3 含铬革屑水分及挥发物的测定

2．2．4 含铬革屑灰分含量的测定

2．2．5 含铬革屑氮含量及皮质的测定

2．3 胶原蛋白水解产物的制备

2．4 胶原蛋白水解产物的分析检测

2．4．1 胶原蛋白水解产物组成分析

2．4．2 胶原蛋白水解产物中铬含量的测定

2．4．3 胶原蛋白水解产物红外光谱、凝胶渗透色谱的检测

2．5 结果与讨论

2．5．1 含铬革屑的组成检测结果

2．5．2 水解条件对增比粘度、水解率及提取率的影响

2．5．3 胶原蛋白水解产物的分析、表征结果

2．6 本章小结

3 芳香族胶原蛋白填充剂的合成

3．1 主要实验材料及仪器

3．2 预聚体的制备

3．3 预聚体的表征

3．4 芳香族胶原蛋白的制备与纯化

3．5 芳香族胶原蛋白的检测

3．5．1 芳香族胶原蛋白固含量的测定

3．5．2 芳香族胶原蛋白粘度的测定

3．5．3 芳香族胶原蛋白存放稳定性的测定

3．5．4 芳香族胶原蛋白pH值的测定

3．5．5 芳香族胶原蛋白红外光谱、凝胶渗透色谱的检测

3．6 结果与讨论

3．6．1 预聚体的表征结果分析

3．6．2 接枝改性条件对预聚体与胶原蛋白的接枝率和接枝效率的影响

3．6．3 芳香族胶原蛋白的表征结果

3．7 本章小结

4 芳香族胶原蛋白复鞣填充剂在复鞣工序中的应用

4．1 主要实验材料及仪器

4．2 复鞣填充工艺

4．3 成革检测

4．3．1 成革增厚率

4．3．2 成革柔软度

4．3．3 成革抗张强度和伸长率

4．3．4 成革扫描电镜(SEM)分析

4．4 结果与讨论

4．4．1 填充效果正交试验分析

4．4．2 应用效果对比

4．4．3 成革微观结构观察

4．5 本章小结

5 乙酰丙酮铬的制备与表征

5．1 实验材料及仪器

5．2 铬渣的组成测定

5．3 六水合三氯化铬的制备

5．4 乙酰丙酮铬的制备

5．5 乙酰丙酮铬的测试分析

5．6 结果与讨论

5．6．1 铬渣检测结果

5．6．2 六水合三氯化铬合成分析

5．6．3 二次回归正交旋转试验结果分析

5．6．4 Cr(acae)3化学结构的红外光谱分析结果

5．6．5 Cr(acac)3化学结构的质谱分析结果

5．6．6 Cr(acac)3化学结构的元素分析结果

5．7 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

声明