基于铬高效分步转运的制革废革屑胶原无损脱铬封闭循环系统

针对制革工业大宗固体废弃物-废革屑资源化利用面临的关键技术瓶颈，研究建立废革屑中胶原与铬的清洁、高效分离技术及科学原理，为其高附加值利用提供新的方法和理论支撑。拟根据络合物配体取代原理，综合运用化学转运、催化装载、紫外光强化、离解剂卸载等手段，选择EDTA为转运剂，水、尿素等为转运介质，NH4X、Na2S等为装卸剂，研究构建基于铬高效分步转运的废革屑胶原无损脱铬封闭循环系统。重点研究：1）转运剂、转运介质和紫外光强化等条件对Cr3+转移率和转运速度的控制规律，获得不同转移阶段的反应优化条件；2）转运过程的反应机理及其对胶原、Cr3+形态的影响，建立在不破坏胶原结构的条件下实现Cr3+高效转运的边界条件；3)转运剂-Cr的离解及分离再生条件，在回收铬的同时实现转运剂的循环利用。研究结果可望对制革行业的持续发展产生重要影响，并为综合应用化工技术实现固体废弃物的绿色高值转化提供新的方法和原理。

本项目利用配位取代反应对含铬革屑光催化循环脱铬进行了研究。选用EDTA为脱铬剂，NaOH为回收剂，运用正交试验对工艺条件进行了优化。研究表明：含铬革屑在50℃，pH值6.0，EDTA浓度为0.03mol/L的条件下反应14天后，在相同条件下，145W、254nm紫外光照射下反应8天，其脱铬率达到了98.88%，胶原损失率为5.31%。脱铬液回收研究表明，在70℃，1.00mol/L的NaOH条件下，EDTA-Cr（III）可离解分离得到Cr(OH)3沉淀，滤液中EDTA经硫酸调节pH至6.0再次用于脱铬工艺，经4次循环，脱铬率可达到97%以上。通过扫描电镜和FI-IR对脱铬后的胶原进行了表征，发现胶原的三股螺旋结构未被破坏，通过DSC对脱铬后胶原的热稳定性进行了表征，发现脱铬后胶原的热稳定性同生皮相吻合。该脱铬过程没有强酸强碱的使用，有效地防止了胶原水解。在EDTA回收加碱过程中产生的少量Cr6+，在其循环过程后期，通过加酸重新还原为Cr3+。该脱铬工艺为封闭式循环工艺，实现了脱铬剂的循环使用，避免了废液的排放,对环境保护有重要意义。对照项目任务书，以圆满完成预定计划，项目资助下发表论文3篇，EI2篇，核心1篇；申请发明专利4项，1项授权，培养研究生6人，毕业两人，硕博连读1人。