固廢課程設(shè)計(jì)資料

1、摘要:針對(duì)舊皮革量大、面廣且具有較高回收利用價(jià)值的特點(diǎn),對(duì)舊皮革的回收利用工作進(jìn)行了初步研究,提出了利用舊皮革制取雷米幫、再生革和飼料膠原蛋白粉的基本思路。關(guān)鍵詞:舊皮革;雷米幫;再生革;膠原蛋白隨著人們生活水平的不斷提高,皮革制品的使用范圍越來越廣、使用數(shù)量逐年增加。每年在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢革渣以及因破損、款式陳舊等原因而廢棄的各類皮革制品數(shù)量驚人。大量的廢舊皮革如果不能得到有效的回收和利用,既污染環(huán)境,又造成資源的巨大浪費(fèi),因此對(duì)廢舊皮革的回收與利用應(yīng)當(dāng)引起全社會(huì)的高度重視。1舊皮革的前期處理首先對(duì)回收到的廢舊皮革按用途進(jìn)行人工分揀,對(duì)分揀過的皮革可進(jìn)行如下幾步處理:拆分出廢舊皮革制品中的

2、非皮革成分,如:將皮鞋的橡膠鞋底、鐵制鞋標(biāo)、纖維鞋帶等非皮革成分拆掉;將皮制箱包中的鐵制或塑料制骨架等非皮革成分拆除。將拆分好的純廢舊皮革用水浸泡12天(加入適量雷米幫),充分清洗之后甩干水分。將清洗過的皮革放入酸浸槽,浸泡一定時(shí)間,清洗甩干之后再進(jìn)入堿浸槽浸泡一定時(shí)間,清洗甩干。此步浸泡的目的是利用酸堿溶液將廢舊皮革表面的油質(zhì)保護(hù)層和其它雜質(zhì)除去。用剪切機(jī)將清洗甩干后的皮革剪成細(xì)小的碎塊作原料備用。2制取雷米幫雷米幫是一種陰離子型洗滌劑,毛皮生產(chǎn)中常用雷米幫作浸水助劑,具有潤濕、滲透和洗滌去污的作用。2.1反應(yīng)原理1733+21(2)+217331(2)+22生產(chǎn)方法：取油酸(含水量底于0.

3、3%)10份,水浴加熱至4550,攪拌下緩慢加入2.5份三氯化磷,同時(shí)升溫至5055,約11.5加完,升溫至60,繼續(xù)攪拌1,靜置12,虹吸出上層油酰氯備用,下層液為亞磷酸。將含水量3%的碎皮屑10份、石灰粉1份和清水45份混合攪拌,盛于密閉的水解鍋內(nèi),通入水蒸氣水解22.5,至呈透明狀,靜置12,過濾,向?yàn)V液中加入10%的碳酸鈉溶液,使溶液不顯渾濁,靜置1,過濾,將濾液用水浴蒸發(fā)減壓濃縮得透明狀氨基酸液。將10份氨基酸液用水浴加熱至4044,攪拌下加入1.5份油酰氯,用30%氫氧化鈉溶液調(diào)至910,加入0.01份保險(xiǎn)粉,升溫至6570,保溫?cái)嚢?,再調(diào)至88.4,即可得到粘稠棕色液體產(chǎn)品雷米

4、幫。3生產(chǎn)再生革3.1破碎將前期處理過的廢舊皮革碎屑在膨脹軟化劑中浸泡一定時(shí)間,膨脹軟化好后,進(jìn)行固液分離、清洗,將清洗過的皮革碎屑輸入撕磨機(jī)內(nèi)撕磨成纖維狀物質(zhì),操作時(shí)需不斷加水進(jìn)行濕磨,一般先用粗、中牙盤磨2次,再用細(xì)牙盤磨2次,要求革屑均勻地撕磨成纖維,不得有小塊粒,否則會(huì)在成品上造成疙瘩或坑痕。3.2加脂、上膠、染色在劃槽中加入陰離子型加脂劑5%8%、石蠟10%、蟻酸1%,溫度控制4045,1后水洗出槽。為了改進(jìn)外觀色調(diào)可以在1%2%的染液中攪拌若干小時(shí)后,使各種物料同纖維得到更好的結(jié)合。3.3再生革配制將松香皂(10%)200份、硫化劑(10%)10份、革屑100份、凝聚劑(10%的硫

5、酸鋁溶液)適量、乳膠(含生膠50%)70份配好后進(jìn)球磨機(jī)研磨5060。乳膠逐漸凝固,水液由原來的乳濁狀變?yōu)榍逡埂Ｈ〕鼍奂腥槟z的革纖維,按照成品纖維板的厚度,定量均勻平攤在成型框內(nèi)成型。從凝固到壓型間隔時(shí)間不宜過長,否則會(huì)影響革纖維上聚集的乳膠的粘合力。3.4壓型、干燥、修邊成型框底部有許多排水孔,上面墊一張有孔銅板和銅絲網(wǎng),壓力機(jī)的壓力由25逐漸增加到150,壓型時(shí)間控制在48,取出送入干燥室。干燥室溫度控制在3545,濕度由80%降至60%,干燥1224。使再生革內(nèi)含水量控制在12%18%。取出室溫下靜置一天,用剪刀修去邊緣不平整的部分。3.5滾壓(打光)、硫化厚的再生革用滾壓機(jī)沿縱、橫方

6、向各滾壓一次,薄的用輕革打光機(jī)打光1次,使再生革密實(shí)、平整。滾壓或打光后,放回干燥室內(nèi),升溫使再生革內(nèi)的乳膠完全硫化,以提高再生革的使用質(zhì)量。根據(jù)乳膠和硫化劑成分的不同,硫化時(shí)間、溫度、濕度應(yīng)有所不同,一般工藝溫度控制在60左右,硫化時(shí)間控制在100h左右。3.6分等、入庫硫化后在室溫下放置12水生體反4不局鉻量太料應(yīng)熱該液的低壓形置由蒸天,使其中水分恢復(fù)到正常含量,測(cè)量厚度、分等,包裝入庫或送制品車間加工生產(chǎn)。4飼料膠原蛋白粉的生產(chǎn)4.1原料準(zhǔn)備4.1.1廢舊皮革的準(zhǔn)備將前期處理過的廢舊皮革碎屑在膨脹軟化劑中浸泡一定時(shí)間,膨脹軟化好后,進(jìn)行固液分離、清洗備用。4.1.2生石灰在提取反應(yīng)中用的

7、氧化鈣有兩種形式,一種是將生石灰制成如建筑上用的石灰膏,另一種是直接使用加工好的生石灰粉。4.1.3尿素是提取反應(yīng)中十分重要的催化劑,它不僅有催化作用,還可以使廢舊皮革在堿性介質(zhì)中加速膨脹,使膠原纖維疏松、溶脹,破壞蛋白質(zhì)分子次級(jí)鍵的作用,使蛋白質(zhì)分子分開成為游離的肽鏈。4.2膠原蛋白的提取在立式反應(yīng)釜(或煮膠鍋)中投入經(jīng)過計(jì)算量的廢舊皮革、氧化鈣、尿素和水,加熱升至規(guī)定溫度,并保溫一定時(shí)間,使廢舊皮革基本化解,即可排料結(jié)束提取反應(yīng)操作。4.2.1提取反應(yīng)的原料配比及基本反應(yīng)條件以廢舊皮革的量為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,加入3倍質(zhì)量的水,3%5%的生石灰(如果加石灰膏應(yīng)換算成生石灰的實(shí)際質(zhì)量),1%1.5%的

8、尿素。反應(yīng)體系的值應(yīng)控制在堿性范圍但不能超過11,反應(yīng)溫度控制在90,反應(yīng)時(shí)間不超過6。4.2.2反應(yīng)容器的選擇提取反應(yīng)過程中需要不斷進(jìn)行攪拌,否則反應(yīng)不易均勻進(jìn)行,會(huì)出現(xiàn)局部堿性過高或過低的現(xiàn)象。若堿性過高,三價(jià)鉻不易形成氫氧化鉻沉淀,從而使蛋白液中含鉻量增高,造成膠原蛋白粉中鉻含量超標(biāo);而堿性太低,反應(yīng)速度緩慢,蛋白質(zhì)提取率低,浪費(fèi)原料。根據(jù)上述要求,提取反應(yīng)可選擇如下幾種反應(yīng)容器:一種為立式反應(yīng)釜,可采用夾套蒸汽加熱,也可以直接蒸汽加熱;另一種為明膠煮膠鍋,該鍋的底部構(gòu)造特殊,可以通過循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)鍋內(nèi)液體的強(qiáng)制循環(huán),從而達(dá)到攪拌的目的。該容器的缺點(diǎn)是常壓操作反應(yīng)時(shí)間長,蛋白質(zhì)的提取率低一些

9、,車間濕度大,工作環(huán)境較差;第三種為低壓造紙蒸球,該蒸球是一個(gè)能繞軸自由旋轉(zhuǎn)的球形薄壁壓力容器,由球殼、軸頭、空心軸、傳動(dòng)裝置和連接管道組成,蒸汽由軸頭進(jìn)入蒸球,物料由直接蒸氣加熱、升溫、蒸煮,由軸端噴放排料,蒸球的最高工作壓力可達(dá)到0.8。用低壓造紙蒸球做反應(yīng)容器的主要優(yōu)點(diǎn)是適用于堿性介質(zhì)、可在加壓條件下工作、可連續(xù)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到攪拌的目的、有效容積大、出料方便且成本低投資少。4.3過濾提取反應(yīng)后的物料存放在儲(chǔ)料池中,浮于液面上的黑褐色泡沫物質(zhì)是油脂,應(yīng)盡量將其刮出。過濾的目的是將蛋白液與未溶解的廢革渣和雜物分離,分離后的濾液中除了溶解的蛋白質(zhì)以外,還有一些可溶的鈣鹽和其它鹽類以及極少量的硫酸

10、鉻、鉻酸鹽、未分解的尿素、反應(yīng)中產(chǎn)生的氨鹽等。這些成分的變化,由反應(yīng)的堿性、時(shí)間、溫度等因素決定。由于反應(yīng)液中含有較多的蛋白(以膠原蛋白為主),物料粘性很大,而且未反應(yīng)的鉻渣已經(jīng)溶脹,表面粘性也很大,這給過濾操作帶來了很大的困難,因此,過濾方式和過濾設(shè)備的選擇對(duì)整體工藝過程將會(huì)起到很重要的影響作用。我們認(rèn)為目前的過濾設(shè)備中轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)和臥式螺旋卸料離心機(jī)兩種機(jī)型比較適宜。4.4中和用泵從濾液儲(chǔ)槽中將濾液提至中和槽,一面攪拌一面慢慢地加入酸,直至溶液呈中性。中和用酸可選擇鹽酸、硫酸、磷酸等無機(jī)酸,但從使用效果看,硫酸和磷酸會(huì)沉淀出硫酸鈣或磷酸鈣,并會(huì)吸附一部分蛋白質(zhì)共同沉淀,而且,從生產(chǎn)飼料的

11、角度講,也應(yīng)該含有一定量的鈣質(zhì)。因此,中和劑以選用鹽酸為佳。4.5濃縮過濾得到的蛋白液濃度一般在8%11%之間,稱之為稀蛋白液。若將稀蛋白液直接進(jìn)行干燥,則耗能較高,造成生產(chǎn)成本升高。因此,工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)在干燥之前先進(jìn)行濃縮,原則上濃縮的濃度越高越好。但因膠原蛋白的粘性特別大,隨著濃縮程度的提高,濃縮的難度也越來越大,一般要求應(yīng)濃縮至50%以上。因此,在濃縮工藝中必須選擇理想的濃縮設(shè)備。在目前已有的蒸發(fā)設(shè)備中,我們認(rèn)為真空旋轉(zhuǎn)刮板式薄膜蒸發(fā)器比較適合稀蛋白液的蒸發(fā)濃縮。其操作簡(jiǎn)單、維修方便、蒸發(fā)量大、蒸發(fā)效率高、能耗低而且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。4.6配料、干燥與粉碎對(duì)濃縮后的膠原蛋白進(jìn)行干燥,主要存

12、在兩方面的問題:一是膠原蛋白粘度大、難以分散,與熱風(fēng)接觸面積小,熱交換不足,物料中的水分不易蒸發(fā);二是膠原蛋白中的水分既有游離水又有吸附水還有化學(xué)結(jié)合水,對(duì)于吸附水和化學(xué)結(jié)合水而言,其蒸發(fā)難度將會(huì)加大。為解決該問題,一般可直接用濃縮蛋白液進(jìn)行飼料的配制,然后將配制好的飼料干燥、粉碎,即可得到成品的粗飼料膠原蛋白粉。目前可采用的干燥設(shè)備有兩種,一是網(wǎng)帶箱式連續(xù)干燥機(jī);二是強(qiáng)化沸騰干燥機(jī)組。 作為一項(xiàng)高投入、低產(chǎn)出的傳統(tǒng)工業(yè)制革工業(yè)，在其生產(chǎn)過程中，主要是鞣制工段，有30%的原料最終成為廢棄物。這些含有35%的鉻的皮革廢棄物，除少量被利用外，大部分被丟棄，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染1。

13、60;  我國每年約有140萬噸的皮革廢棄物，在給環(huán)境造成污染的同時(shí)，也使得其中的膠原蛋白和三氧化二鉻被大量流失。因此，回收與利用好皮革廢棄物具有重要的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義。自90年代以來，隨著資源、環(huán)境等全球性生態(tài)問題的日益嚴(yán)峻，以及近年來“循環(huán)經(jīng)濟(jì)” 、“綠色化學(xué)”等環(huán)保理念的不斷深入，皮革工業(yè)正面臨“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。因此，皮革廢棄物的資源化利用成為國內(nèi)外共同關(guān)注的重要課題。 非纖維化利用的研究概況    在皮革固體廢棄物的非纖維化利用中，焚燒法作為一種摧毀性的非纖維化利用方法，可以充分的回收膠原的燃燒熱2，同時(shí)幾乎完全回收了鉻鞣革中

14、的鉻3。1997年，ademe和ctc一起進(jìn)行了流動(dòng)床焚燒含鉻固體廢棄物的試驗(yàn)4，通過嚴(yán)格的溫度和空氣流速的控制可以實(shí)現(xiàn)cr2o3的充分回收。a.bahillo和l.amesto5等人的實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步解決了在燃燒過程中產(chǎn)生sox、nox等有害氣體的問題，使得燃燒法同樣具有誘人的應(yīng)用前景6。   通過提取膠原蛋白實(shí)現(xiàn)對(duì)皮革固體廢棄物的資源化利用，在當(dāng)前為更多的研究工作者所關(guān)注。美國東部農(nóng)業(yè)研究中心在廢棄物的處理、利用方面已有30多年的研究歷史，在分離鉻、提取膠原蛋白等方面做了大量的研究工作。他們對(duì)堿法、酶法、堿法和酶法混合處理，分離產(chǎn)物的分析、產(chǎn)物潛在用途以及鉻餅的處理應(yīng)用等方

15、面都進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。代表性的研究有：水解、不同堿與酶配合水解比較，不同堿水解處理廢棄物得到的水解產(chǎn)物的性能差異、不同堿復(fù)配對(duì)水解物的影響、不同酶種的比較、酸法水解等進(jìn)行了研究;并對(duì)堿性水解產(chǎn)物的分子量用sds-凝膠電泳進(jìn)行了分析，用圓二色儀對(duì)產(chǎn)物的構(gòu)象進(jìn)行了分析；并對(duì)mgo提取明膠的性能進(jìn)行了研究7。而采用超聲波進(jìn)行鉻的脫除8是一種比較新穎的提取膠原蛋白的物理方法。通過共混9-12、接枝13-15、交聯(lián)16-19等方法科研工作者們對(duì)提取后的膠原蛋白進(jìn)行了改性，通過這些改性拓展了皮革廢棄物資源化利用的領(lǐng)域。不過，這些資源化的應(yīng)用領(lǐng)域大多數(shù)不是在造紙工業(yè)。在非纖維化處理應(yīng)用于造紙工業(yè)方面，國內(nèi)除

16、了付麗紅20、王志杰21、任俊莉22等人進(jìn)行一些研究外，未見更多報(bào)道。  纖維化利用的研究概況   通過一些化學(xué)或物理的方法將皮革廢棄物纖維化或微細(xì)化，之后將這些皮纖維或皮粉與一些天然的或合成的高分子進(jìn)行復(fù)合，從而制得具有特殊應(yīng)用性能的復(fù)合材料的過程稱為纖維化利用，這是目前最被關(guān)注的處理方法。   早在20世紀(jì)30年代，德國就已經(jīng)開始這方面的研究。我國在上世紀(jì)的50年代由呂緒庸和王文山首先進(jìn)行了廢革屑制皮革纖維板（再生革）方面的研究，在70年代，再生革的生產(chǎn)達(dá)到一個(gè)高峰后便日漸減少。直到最近十年，人們才重新將其當(dāng)作重要的課題，并針對(duì)其

17、制造的基礎(chǔ)條件加以研究、討論23-28。   皮革廢棄物纖維化的通常步驟是：水洗中和加脂干燥（纖維分散）纖維分離溶劑分散過篩皮革纖維。由于纖維間的粘接，纖維不可能完全分離。因此，通常將其分散到甲醇或丙酮中，然后過篩。通過這種復(fù)雜而又煩瑣的預(yù)處理方法，日本皮革科學(xué)工作者們對(duì)皮革纖維化的應(yīng)用展開了一系列的研究，并開發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品29。然而，由于尚未發(fā)現(xiàn)將皮革廢棄物單纖維化的簡(jiǎn)單方法，這些技術(shù)大多未進(jìn)入實(shí)用化階段。   我國的李嘉、陳港、吳鎮(zhèn)國30等人對(duì)皮革廢棄物纖維化的預(yù)處理進(jìn)行了基礎(chǔ)的研究。通過對(duì)硫酸、丙酮、乙醇三種藥品預(yù)處理后的皮革纖維抄造性能的對(duì)比研究，得出硫酸預(yù)處理所得的皮革纖維具有較好的抄造性能的結(jié)論。王志杰、王建31等人則研究了皮革固體廢棄物經(jīng)化學(xué)、機(jī)械結(jié)合處理后的成漿性能。除此之外，我國造紙科學(xué)工作者們對(duì)皮革廢棄物纖維化在造紙工業(yè)中的應(yīng)用也進(jìn)行了動(dòng)植物纖維結(jié)合機(jī)理32、復(fù)合紙的性能33-35 、復(fù)合紙的結(jié)構(gòu)36 等方面的基礎(chǔ)性研究。而付麗紅37等人對(duì)纖維化的皮革廢棄物與植物纖維復(fù)合的若干