制革过程就是对生皮中的胶原蛋白进行交联变性的过程,使生皮蛋白质发生交联变性的物质称为鞣革剂。在当前制革工业中,鞣革剂的主要种类有:铬盐、栲胶、酸类、铝盐及高分子树脂类,其中以重金属铬的三价化合物占鞣革剂总量的85%。在经过削匀、修边等制革工序后,会产生大量固体废弃物,其主要成分为铬和胶原蛋白,将这些固体废弃物中的铬盐脱除并提取其中的胶原蛋白,是目前研究的主要思路。本课题首先使用酸、碱法共同处理含铬革屑,制备胶原蛋白粉产品。再使用酶法进一步水解以提升其水解度,降低水解产物(多肽、氨基酸)的分子量,释放更多的游离氨基,增加其反应活性。最后将得到的产物进行改性处理,用作抑制循环水中碳酸钙垢形成的阻垢剂,为铬革屑的资源化利用开辟了一条新的途径。使用碱法进行处理前,在铬革屑与水的体系中,加入革屑质量15%的浓硫酸于常温下预浸泡24 h,洗净沥干。向经过预处理的铬革屑中加入占其质量5%的CaO和3%的NaOH,于90℃以液固比为7的条件下水解8 h,经喷雾干燥制备出粗蛋白含量为90.19%、灰分含量为4.59%、含铬量为16 mg/kg、游离氨基含量为1.02%的胶原蛋白粉产品。为了更多地打断胶原多肽链中的肽键,获得小分子量产物,使用蛋白酶对酸碱法制备出的胶原蛋白粉进行再次水解。经实验得出以水解度(DH)为指标的最佳酶解工艺为:首先在液固比为25、水解温度为50℃、pH值为10、水解时间6 h、加酶量为5.5%的条件下进行碱性蛋白酶水解,升温使酶失活后,调节体系pH值为6,在水解温度为50℃、加酶量为4%的条件下使用中性蛋白酶继续水解6 h,最终得到胶原多肽粉产物的水解度为32.93%,游离氨基含量比酶解前提升了3.59%,使用凝胶渗透色谱仪(GPC)检测其分子量为514 Da,属于小分子量肽。使用丙三醇三缩水甘油醚对酶解胶原蛋白的肽链进行交联,再以丙烯酸作为接枝单体与交联胶原蛋白接枝共聚,得到富含羧基的改性产物。利用红外光谱仪(FT-IR)和差式扫描量热仪(DSC)对改性前后的分子结构及热稳定性进行了检测,结果表明:交联-接枝反应成功发生,且改性后分子的热稳定性显著提高。将改性产物用作循环水阻垢剂,通过静态阻垢实验,探究其对碳酸钙垢的抑制效果,得出结论为:当在体系中加入15 g丙烯酸单体、8%引发剂过硫酸铵(以单体质量计)、阻垢剂的用量为20 mg/L时,其阻垢率可达89.20%,相较于未改性原料的阻垢率提升了51.89%。使用扫描电镜(SEM)对碳酸钙晶体的形貌进行了观察,发现阻垢剂的加入能够使碳酸钙晶体形态完全遭到破坏,进一步证实了改性产物具有较强的碳酸钙垢抑制效果。