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脱胶废水回收丝胶技术方法

发布时间:2021-2-26 11:05:24  中国污水处理工程网

  中国的茧丝绸行业历史悠久,其中缫丝是茧丝绸行业中一个极为重要的基础性过程。传统缫丝厂制取生丝主要有煮茧、缫丝、复摇、副产品加工等流程,期间均产生大量废水,随着国家对生态保护的战略提升,缫丝过程的废水都经过处理才能够排放。

  制取生丝的主要过程在于脱胶,蚕丝中丝胶蛋白的含量为20%~30%,通常其脱胶率在20%。脱胶废水于缫丝过程中产生,其占制丝过程产生废水量的60%~65%。丝胶蛋白随脱胶废水大量排出,会增加水的浊度和COD值,不仅增加污水处理的成本与难度,也是对丝胶蛋白这一天然资源的浪费。国内外研究人员在回收脱胶废水这一热点问题上均有深入的研究,目前蚕丝脱胶废水回收丝胶蛋白的技术方法主要分化学法和物理法两大类。

  1、化学法

  1.1 盐析法

  在脱胶废水中加入饱和或浓的盐溶液作为絮凝剂,盐离子与丝胶蛋白争夺水分子,从而使丝胶蛋白周围的水化层被破坏,并与周围的丝胶蛋白发生凝聚作用,从而形成沉淀析出。这种方法工艺简单,耗时少、成本低,但回收的丝胶纯度较低。

  1.2 有机溶剂沉淀法

  与盐析法作用机制类似,即使用有机溶剂与丝胶蛋白争夺水分子,以使丝胶蛋白沉淀析出。这种方法回收的丝胶蛋白纯度较高,且丝胶蛋白不易被破坏,但成本较高,不宜工业化回收使用。

  1.3 酸析法

  丝胶蛋白的等电点在pH3.5~4.5,利用这个原理,将碱性脱胶废水的pH调至此范围,此时丝胶蛋白溶解度降到最低,从而从溶液中沉淀析出。这种方法工艺简单,成本低,但丝胶蛋白的回收率不高,仅40%左右,并且要求回收设备能够耐酸。

  1.4 离子交换法

  脱胶废水一般呈碱性,在脱胶废水中丝胶蛋白带负电荷,根据这一特性,带有阳离子的交换纤维可以将丝胶蛋白吸附在纤维上。再用酸溶液浸泡交换纤维,丝胶蛋白负电荷被中和,从而从阴离子交换纤维上洗脱下来。此方法成本低、丝胶蛋白的纯度相对较高,但工艺较复杂,回收率较低。

  2、物理法

  2.1 冰冻法

  丝胶蛋白在低温溶液中与周围的丝胶蛋白结合,絮凝形成凝胶状态,经过冷冻干燥可以得到丝胶蛋白。这种方法工艺简单,且回收率高,但需要冷冻干燥设备,且耗能高,因此成本较高。

  2.2 离心法

  根据丝胶蛋白和水的质量不同的原理,高速离心下质量大的丝胶蛋白被留在底部,质量小的水则在上层。这种办法使用的前提是丝胶蛋白已经与水分离,没有经过沉淀的的脱胶废水使用离心法效率不高。这种方法回收率低,在工业生产中一般不适用。

  2.3 超滤法

  微孔滤膜可以选择性滤去小分子物质,截留大分子物质,从而使溶液中溶质浓度提高,浓缩溶质。丝胶蛋白分子量大,不易穿过半透膜,利用这一特点,选择相应的超滤膜,可以提取丝胶蛋白。这种方法回收的丝胶蛋白纯度较高、回收率高,但超滤膜本身易被污染、封堵,维护成本和设备成本都较高。

  3、其他方法

  重庆市畜牧科学院创新性地提出等电沉淀与超滤法结合的回收丝胶蛋白的方法,将丝胶蛋白回收率提升到90.2%。目前,研究人员通过两种或多种方式方法结合进行工艺改进和研究,不但提高了脱胶废水丝胶蛋白的回收效率及纯度,并且有效降低回收成本,为工业生产中降低了废水的处理的难度,丝胶蛋白的回收增加了企业的附加值。

  4、展望

  丝胶蛋白是一种球状亲水性蛋白,它含有18种氨基酸,其中8种是人体的必需氨基酸。且丝胶蛋白具有亲水性、无毒性、生物相容性和可生物降解性,在生物材料、医药、化妆品、食品等方面可以广泛应用

  千百年来,传统茧丝绸加工都将丝胶蛋白作为废弃物处理,每加工1t的蚕茧就会有0.15~0.25t的丝胶蛋白随生产废水流失。根据中国丝绸协会会长唐琳在中国丝绸协会七届二次理事会上的工作报告,2019年1-10月,全国规模以上企业丝产量5.85万t。以3t蚕茧制1t生丝来计算,就有2.6万~4.4万t的丝胶蛋白随脱胶废水产出。如果将这些丝胶蛋白都进行回收利用,不仅节约自然资源,而且将增加茧丝绸行业的副产物产量和附加值。但目前回收丝胶蛋白的工艺没有一个统一的标准,且企业看重工艺流程简单化、低成本、易于工厂化利用,因此工业化回收丝胶蛋白的工艺和流程仍需要改进和优化。

  “一带一路”倡议的提出加快了我国茧丝绸行业对外开放的步伐,推动我国茧丝绸行业的对外交流贸易。面对目前世界经济风云诡变,贸易局势紧张加剧的局势,作为我国国民经济中的支柱性产业,茧丝绸行业在做好行业战略布局的情况下,也通过技术创新方式积极增强内生动力和产业化升级,推动国民经济提升。(来源:重庆市畜牧科学院,西南大学荣昌校区)

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