摘要:利用過氧化氫溶液對工業(yè)骨膠脫色進(jìn)行實驗，增加透明度以提高骨膠的經(jīng)濟(jì)價值。

關(guān)鍵詞:H2O2溶液;脫色反應(yīng);透明度

中圖分類號:O69 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1000-8136(2009)27-0003-02

骨膠是骨膠、皮膠、明膠“三膠”中的低檔產(chǎn)品，價格差不多是工業(yè)明膠的1/3。三膠用途很廣，據(jù)粗略統(tǒng)計有30多個行業(yè)，1 000多個產(chǎn)品都離不開三膠，特別在感光材料、醫(yī)藥、食品、紡織、造紙、火柴和木材加工等工業(yè)中是必不可少的原料。但由于明膠純度要求比骨膠高，故以制骨膠的雜骨為原料精制明膠，工藝復(fù)雜，成本很高，[1]但我們可在骨膠為基料的基礎(chǔ)上，研究對骨膠進(jìn)行脫色改善色澤，增加透明度以提高骨膠的檔次，使之成為優(yōu)級品或者中低檔的工業(yè)明膠。不僅產(chǎn)品附加值大大增加，有較高經(jīng)濟(jì)價值，而且還有很好的社會效益。

1實驗部分

1.1主要試劑與儀器

骨膠一級、二級、三級工業(yè)品、過氧化氫30%分析純、 羥基磷灰石;HJ-3恒溫磁力攪拌器、勃氏黏度劑、恩氏黏度劑、電熱恒溫干燥箱、透明度測定裝置。

1.2實驗

稱取一定量的一級工業(yè)骨膠放入去離子水中，配制成溶液后，加入30 %過氧化氫和少量NaOH，最終使骨膠濃度為10%

(絕對干膠)，過氧化氫濃度是0.1 %～1 %(質(zhì)量濃度)，溶液的pH值控制在8～8.5，取300 mL骨膠溶液放入500 mL燒杯中，在恒溫磁力攪拌器上恒溫50 ℃～60 ℃，攪拌脫色6 h～8 h，加入羥基磷灰(HAP)，再攪拌反應(yīng)一定時間，減壓抽濾、干燥，測定結(jié)果。

2結(jié)果與討論

按工業(yè)明膠QB581-81和骨膠QB582-81標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，影響結(jié)果的主要因素有:過氧化氫濃度、pH值、溫度和時間、羥基磷灰石的加入和干燥溫度。

2.1過氧化氫的濃度和溶液pH值對結(jié)果的影響

過氧化氫脫色是一個氧化還原的過程，提高H2O2濃度脫色效果好，反應(yīng)時間較短，但易使骨膠變性，黏度降低。過氧化氫濃度太低時，脫色效果達(dá)不到要求，反應(yīng)時間太長。溶液的pH值對脫色也有一定的影響，在堿性溶液中脫色效果好，但骨膠本身的pH值為近中性或弱酸性，脫色過程中溶液的PH值太高，會改變骨膠的性質(zhì)。pH值控制在弱堿性范圍內(nèi)，在脫色完成后，必須把pH值調(diào)回到骨膠本身所具有的數(shù)值。

2.2脫色溫度和時間

多次實驗證明，脫色操作在較高溫度下進(jìn)行效果較好，但較長時間反應(yīng)，骨膠水解會降低黏度，在保證結(jié)果質(zhì)量的情況下，我們適當(dāng)提高了脫色反應(yīng)溫度，并控制適宜的脫色時間。為找到最佳實驗條件，在優(yōu)選出的條件下設(shè)計了L9(34)正交實驗表，[2]見表1。

表1各因素對脫色結(jié)果主要性質(zhì)影響的正交實驗

編

號黏度

(60°C)

mp12.5%黏度(40°C)E°12.5%凝凍

濃度

% g色

澤H2O2

濃度%

(A)pH值

(B)溫度

/ °C

(C)時間

/ h

(D)

1653.41.70黃色A1B1C1D1

2633.21.75淺黃A1B2C2D2

3623.21.70淺黃A1B3C3D3

4583.01.80淡黃A2B1C2D3

5603.11.75淡黃A2B2C3D1

6623.31.70微黃A2B3C1D2

7552.81.80微黃A3B1C3D2

8522.61.85微黃A3B2C1D3

9532.71.80微黃A3B3C2D1

注:mp勃氏黏度，°E恩氏黏度。

對溶液的pH值、H2O2濃度、反應(yīng)時間和溫度各因素考察可得，H2O2因素濃度對脫色的效果影響很明顯，高濃度H2O2對脫色有利，但黏度下降和凝凍濃度升高，會使膠的質(zhì)量有所下降，控制H2O2適宜濃度(質(zhì)量濃度)進(jìn)行脫色。根據(jù)正交實驗篩選出A2B3C1D2一組實驗數(shù)據(jù)為最佳實驗條件，即H2O2濃度0.6 %、pH值8.0、反應(yīng)溫度50 ℃、反應(yīng)時間6 h。把測定結(jié)果對照參考文獻(xiàn)[3]中的標(biāo)準(zhǔn)，可以看出對骨膠的黏度、凝凍濃度等主要性質(zhì)基本沒有改變。

2.3加入羥基磷灰石(HAP)提高透明度

脫色后的骨膠，其透明度沒有太大的改善(透明度較差，工業(yè)骨膠不要求透明度指標(biāo))。因為在脫色后的膠液中懸浮有大量的帶負(fù)電荷有機(jī)微粒，由于靜電排斥力，這些帶電粒子不會自動聚沉，嚴(yán)重影響了透明度。在制膠的過程，膠原體不可避免地混有酸、堿、鹽三類化學(xué)物質(zhì)，會使溶液中混有Fe2+Fe3+Cu2+等離子。在一定條件下，也可能形成膠體粒子和有機(jī)顆粒一起影響透明度。

在脫色后膠液中，加入羥基磷灰石(HAP)對提高透明度具有顯著的作用，羥基磷灰石(HAP)具有吸附效應(yīng)和離子交換反應(yīng)能力，且成本低，穩(wěn)定性好。在恒溫50 ℃10 %脫色膠液中，不斷攪拌下加入一定量的羥基磷灰石(HAP)，反應(yīng)10 min，抽濾并利用自制的透明度測定裝置測定結(jié)果。把脫色膠液配制成5 %的溶液，控制溫度為40 ℃。在關(guān)閉圖1中側(cè)管的情況下，把 5%的膠液倒入帶刻度的圓筒直到從筒口看不清文字為止。

然后再慢慢地通過側(cè)管放出膠液，同時觀察文字，在能夠很清楚地從筒口看清筒底部50 mm距離的文字時，即停止放出膠液。這時圓筒內(nèi)留下膠液深度的毫米數(shù)就是該膠液的透明度。

以同樣的條件加入羥基磷灰石(HAP)作反應(yīng)5 min和反應(yīng)20 min的對比實驗。所測結(jié)果見表2，從表中結(jié)果分析，50 mL 10 %的膠液中加入10 g羥基磷灰石反應(yīng)10 min較為適宜。

2.4控制干燥溫度增大脫色膠的黏度

在通過脫色和加入澄清劑(羥基磷灰石(HAP))后雖然顏色變淺，透明度增大，脫色膠的黏度并沒有增加。黏度是“三膠”非常重要的指標(biāo)。提高黏度才能提高骨膠或明膠的檔次。明膠和骨膠結(jié)構(gòu)相似，[4]都是由若干種氨基酸以肽鍵和次級鍵連接而成，肽鍵和次級鍵決定了骨膠或明膠分子結(jié)構(gòu)。次級鍵有氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、脂鍵和二硫鍵等。[5]要使黏度增大，就必須使分子量增大。參考文獻(xiàn)[5]在這方面作了研究，在一定時間內(nèi)提高脫色膠的干燥溫度，次級鍵會進(jìn)一步形成，可使分子量增大，黏度增加。

把脫色膠液放在30 cm×40 cm白色搪瓷平盤內(nèi)，使膠液的厚度為2 mm～3 mm，在恒溫箱內(nèi)控制溫度50 °C干燥16 h。然后升溫到105 °C再干燥2 h，冷卻到室溫測定黏度，結(jié)果見表3。

表2加入羥基磷灰石(HAP)對脫色后透明度的影響

序號加入量 / g時間 / min透明度 / mm

空白00

121010

241012

361020

481022

5101022

6121022

表3干燥后所測脫色膠黏度和工業(yè)明膠的對比

粘度工業(yè)明膠三級(QB581-81)工業(yè)骨膠一級(QB582-81)一級工業(yè)膠

所得脫色膠

勃氏(12.5%絕對干

膠溶液60oC)mp90—85

恩氏(15%絕對干

膠溶液40oC)oE5.03.44.8

由表中結(jié)果看出，一級工業(yè)骨膠脫色后基本達(dá)到工業(yè)明膠三級黏度標(biāo)準(zhǔn)。

3結(jié)束語

以上實驗結(jié)果表明，工業(yè)骨膠在一定條件下用過氧化氫進(jìn)行脫色，并同時提高透明度和增加黏度的方法是可行的，以相同的條件我們對二級、三級工業(yè)骨膠進(jìn)行了脫色研究，其結(jié)果是能達(dá)到工業(yè)明膠的五級標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)骨膠的一級標(biāo)準(zhǔn)。

我們在實驗室中摸索得到的這些條件，主要是為放大實驗或工業(yè)化生產(chǎn)提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以期為擴(kuò)大工業(yè)骨膠的應(yīng)用領(lǐng)域，提高產(chǎn)品的附加值提供一些幫助。

參考文獻(xiàn)

1 張 昭.無機(jī)精細(xì)化工工藝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:77～81

2 鄭用熙.分析化學(xué)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法[M].北京:科學(xué)出版社，1986:180～186

3 北京日用化學(xué)工業(yè)學(xué)會.化工產(chǎn)品手冊[Z].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1989:463～470

4 徐 潤、梁慶華.明膠的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，1997:193

5 博延勛.明膠的干燥溫度、粘度和分子量分布[N].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報，1994.24(4):494

Research of exploit H2O2 Producing Bone

Glue Decoloring increase Diaphaneity

Wang Xingting

Abstract:The use of hydrogen peroxide bleaching solution on the industrial glue experiment， to increase transparency in order to enhance the economic value of glue.

Key words:hydrogen peroxide; decolor; diaphaneity