CN102153378A - 一种利用皮革废弃物制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料及铬收回的方法 - Google Patents

一种利用皮革废弃物制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料及铬收回的方法 Download PDF

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蔡祥
贺长强
司丕贤
赵鲲鹏
陈毅明
赵鹏凯
刘长霞
陈畅
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Abstract

本发明涉及一种利用皮革废弃物制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料及铬收回的方法，采用脱铬预处理→水解→浓缩→铬资源回收→水资源循环利用的工艺制备复合有机肥料；采用酸碱联合预处理的方法，将铬元素从皮革中脱除出来，同时改善皮革的物理结构便于水解；采用酶解(酸法或碱法)将皮革降解为小分子肽、氨基酸复合物，经浓缩处理制成复合有机肥料；将预处理过程脱除出来的铬元素进行回收，可再用于鞣制皮革；将预处理、铬回收及降解过程中产生的废水进行处理，实现水资源的循环利用。本发明具有效率高、投资少、成本低、污染小等优点，且变废为宝，能够较好的实现皮革废弃资源的综合利用。

Description

一种利用皮革废弃物制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料及铬收回的方法
技术领域：
本发明属于皮革生产技术领域，具体涉及皮革废弃物的综合利用，特别涉及以皮革废弃物为原料制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料，及铬资源的回收利用。
背景技术：
我国是制革大国，每年产生的皮革边角皮屑废物高达140多万吨，几乎占世界产量的1/2，其中含铬废弃物中含有Cr2O3 4500t，胶原蛋白约14万吨。因此，废皮革的回收利用将会带来可观的经济效益。
目前国内外对废弃皮革处理后主要用于宠物饲料、提取胶原蛋白用于食品添加剂、医药工业、临床医学、临床治疗、化妆品等。上述处理制革废弃物的方法中，产品仍然含有一定量的铬，存在一定的污染，例如用上述提取物制备的动物饲料产品，动物食后铬残存并富集在动物体内，经过食物链传递，最终对人、畜造成毒理伤害。另外在以上的制革废弃物利用过程不可避免地造成新的环境污染，这也是不容忽视的问题。我国在《全国打击违法添加非食用物质和滥用食品添加剂专项整治近期工作重点及要求》的通知中明确规定，不得在乳及乳制品生产过程中添加加皮革水解物。
因此，将废弃皮革制成皮肥是治理制革固体废物最佳措施之一，目前在一些发达国家和地区，如：日本、韩国、欧洲共同体国家，以及台湾等地区的农业生产都积极采用此类产品为有机肥料。
而我国在这方面的研究尚少，仅有山东省化工研究院于2000做过皮肥的相关工作，但其生产工艺过于简单，废皮革中大部分蛋白未能分解为植物所能吸收利用的小分子肽、氨基酸。
发明内容：
本发明的目的是针对我国目前皮革固体废弃物未能得到有效和安全利用的问题，提供一种皮革废弃物的综合利用方法，以皮革废弃物为原料制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料，并回收其中的铬元素。该方法是通过对皮革进行适当的预处理脱除皮革中的铬元素并加以回收，选用合适的降解条件将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物经浓缩工艺制备成复合有机肥料，将预处理、铬回收及降解过程中产生的废水进行处理实现水资源的循环利用，从而实现皮革废弃物的有效、安全利用。该方法具有效率高、投资少、成本低、无污染等优点，且变废为宝，能够较好的实现皮革废弃资源的综合利用。
本发明的整体技术构思是：
一种利用皮革废弃物制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料及铬收回的方法，该方法由下列工艺步骤组成：
(1)脱铬预处理：包括碱泡→过滤→酸泡→过滤四个过程。
(2)铬的回收：碱泡、酸泡滤液中铬元素的回收。
(3)降解皮革制备肥料：采用酶法(碱法或酸法)将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：通过优化设计，将工艺中含酸、碱废水中和以实现水资源的循环利用。
本发明的具体工艺步骤及工艺条件是：
步骤(1)脱铬预处理：
按固液比1/20-1/10，将皮革浸泡于0.4-1.2％的NaOH溶液中，在30-60℃下，浸泡2-48hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/10-1/5，浸泡于4-20％的H2SO4溶液中，在30-60℃下，浸泡0.5-2hr。过滤。
步骤(2)铬回收：
将步骤(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加0.8-1.2％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
步骤(3)降解皮革制备肥料：
采用酶法将步骤(1)的滤渣(皮革)按固液比1/20-1/10的比例与水混合，添加0.8-2％的碱性蛋白酶，在45-70℃下，反应2-12hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
采用碱法将步骤(1)的滤渣(皮革)按固液比1/10-3/1的比例与1-20％的碱溶液混合，在50-100℃下，反应2-24hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
采用酸法将步骤(1)的滤渣(皮革)按固液比1/1-10/1的比例与10-40％的酸溶液混合，在50-100℃下，反应1-12hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
步骤(4)水循环利用：
通过优化设计，添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，可再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。
本发明所取得的技术进步在于：
(1)本发明所采用酸碱联合预处理脱铬的方法，脱铬率高可达98％，且能够在一定程度上破坏皮革的结构，便于氨基酸-小分子肽复合有机肥料的制备。
(2)本发明所制备的复合有机肥料含有丰富的氨基酸、小分子肽，速效氮高达20％，且含有长效有机生态氮，可促进植物的生长。
(3)本发明利用废弃皮革，不仅制备复合有机肥料，而且将皮革中的铬元素回收利用，实现皮革废弃资源的综合利用。
(4)本发明从工艺设计上考虑水资源的循环利用，减少了水的用量，且不会有污水排放，造成二次污染。
实施例：以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
(1)脱铬预处理：
按固液比1/20的比例将皮革浸泡于0.4％的NaOH溶液中，在30℃下，浸泡48hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/10，浸泡于4％的H2SO4溶液中，在30℃下，浸泡2hr。过滤。
(2)铬的回收：
将(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加0.8％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
(3)降解皮革制备肥料：
采用碱性蛋白酶将(1)的滤渣(皮革)按固液比1/20的比例与水混合，添加0.8％的碱性蛋白酶，在45℃下，反应12hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：
添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。
实施例2：
(1)脱铬预处理：
按固液比1/20的比例将皮革浸泡于0.4％的NaOH溶液中，在30℃下，浸泡48hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/10，浸泡于4％的H2SO4溶液中，在30℃下，浸泡2hr。过滤。
(2)铬的回收：
将(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加0.8％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
(3)降解皮革制备肥料：
采用木瓜蛋白酶将(1)的滤渣(皮革)按固液比1/20的比例与水混合，添加1％的木瓜蛋白酶，在45℃下，反应12hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：
添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。
实施例3：
(1)脱铬预处理：
按固液比1/20的比例将皮革浸泡于0.4％的NaOH溶液中，在30℃下，浸泡48hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/10，浸泡于4％的H2SO4溶液中，在30℃下，浸泡2hr。过滤。
(2)铬的回收：
将(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加0.8％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
(3)降解皮革制备肥料：
采用菠萝蛋白酶将(1)的滤渣(皮革)按固液比1/20的比例与水混合，添加1.2％的菠箩蛋白酶，在45℃下，反应12hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：
添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。
实施例4：
(1)脱铬预处理：
按固液比1/20的比例将皮革浸泡于0.4％的NaOH溶液中，在30℃下，浸泡48hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/10，浸泡于4％的H2SO4溶液中，在30℃下，浸泡2hr。过滤。
(2)铬的回收：
将(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加0.8％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
(3)降解皮革制备肥料：
采用胰蛋白酶将(1)的滤渣(皮革)按固液比1/20的比例与水混合，添加1.4％的胰蛋白酶，在45℃下，反应12hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：
添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。
实施例5：
(1)脱铬预处理：
按固液比1/10的比例将皮革浸泡于1.2％的NaOH溶液中，在60℃下，浸泡2hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/5，浸泡于20％的H2SO4溶液中，在60℃下，浸泡0.5hr。过滤。
(2)铬的回收：
将(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加1.2％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
(3)降解皮革制备肥料：
采用碱性蛋白酶将(1)的滤渣(皮革)按固液比1/10的比例与水混合，添加2％的碱性蛋白酶，在70℃下，反应2hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：
添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。
实施例6：
(1)脱铬预处理：
按固液比1/15的比例将皮革浸泡于1.0％的NaOH溶液中，在50℃下，浸泡4hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/6，浸泡于10％的H2SO4溶液中，在50℃下，浸泡1hr。过滤。
(2)铬的回收：
将(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加1.0％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
(3)降解皮革制备肥料：
采用碱法将(1)的滤渣(皮革)按固液比3/1的比例与20％的碱溶液混合，在100℃下，反应4hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：
添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。
实施例7：
(1)脱铬预处理：
按固液比1/12的比例将皮革浸泡于0.80％的NaOH溶液中，在40℃下，浸泡8hr。过滤。滤渣(皮革)按固液比1/8，浸泡于8％的H2SO4溶液中，在40℃下，浸泡1.5hr。过滤。
(2)铬的回收：
将(1)的酸泡滤液与碱泡滤液混合，添加0.8％的碱中和，然后过滤、加酸溶解，再经浓缩、结晶、烘干等工艺回收铬。
(3)降解皮革制备肥料：
采用酸法将(1)的滤渣(皮革)按固液比1/1的比例与20％的酸溶液混合，在50℃下，反应12hr，将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：
添加适量的酸、碱将工艺中含酸、碱废水中和，可再应用于预处理、水解等工序中，以实现水资源的循环利用。

Claims (9)

1.一种利用皮革废弃物制备氨基酸、小分子肽复合有机肥料及铬收回的方法其特征在于：以皮革废弃物为原料，通过适当的预处理方法脱除皮革中的铬元素，并加以回收；选用合适的降解条件，将皮革降解为小分子肽、氨基酸复合物，经浓缩工艺制备成复合有机肥料；将预处理、铬回收及降解过程中产生的废水进行处理，实现水资源的循环利用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其整体流程如下：
(1)脱铬预处理：包括碱泡→过滤→酸泡→过滤四个过程。
(2)铬的回收：碱泡、酸泡滤液中铬元素的回收。
(3)降解皮革制备肥料：采用酶法(碱法或酸法)将皮革降解为小分子肽-氨基酸复合物，经浓缩、包装等工艺制备成复合有机肥料。
(4)水循环利用：通过优化设计，将工艺中含酸、碱废水中和以实现水资源的循环利用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：预处理过程中碱泡所用NaOH的浓度为0.4-1.2％，固液比1/20-1/10，浸泡温度为30-60℃，浸泡时间为2-48hr。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：预处理过程中酸泡所用H2SO4的浓度为4-20％，固液比1/10-1/5，浸泡温度为30-60℃，浸泡时间为0.5-2hr。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：铬回收需先将酸泡液与碱泡液混合，加0.8-1.2％的碱中和，再经浓缩、结晶、过滤、烘干等工艺回收铬。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：酶法降解所用的酶有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、胰蛋白酶。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：酶法降解所用的酶浓度为0.8-2％，固液比1/20-1/10，酶解温度为45-70℃，反应时间为2-12hr。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：碱法降解所用的碱浓度为1-20％，固液比1/10-3/1，反应温度50-100℃，反应时间2-24hr。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：酸法降解所用的硫酸浓度为10-40％，固液比1/1-10/1，反应温度50-100℃，反应时间1-12hr。
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