Dr. Dietrich Tegtmeyer, Chris Tysoe著

基于生物大分子的創(chuàng)新型復(fù)鞣劑

Dr. Dietrich Tegtmeyer, Chris Tysoe著

盡管最先進(jìn)的皮革加工技術(shù)可以認(rèn)為是“可持續(xù)性的”，但仍有可改進(jìn)的余地。特別是皮革化學(xué)品使用再生資源作為基礎(chǔ)原料，利用了有用的副產(chǎn)品（否則就浪費(fèi)了），這將成為一個(gè)更強(qiáng)大的可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力或未來的關(guān)鍵性能指標(biāo)。本文介紹了一系列新的復(fù)鞣劑化學(xué)品，它具有以下4大優(yōu)點(diǎn)：（1）減少廢物排放，可再利用當(dāng)前的副產(chǎn)物；（2）減少廢水中的鹽和COD；（3）綠色增長——用生物可再生原料代替以石油為基礎(chǔ)的化學(xué)原料；（4）避免或使限制性物質(zhì)的殘留最小化。本文在解釋了化學(xué)設(shè)計(jì)的原理后，通過批量試驗(yàn)展示了技術(shù)成果。

1　前言

可持續(xù)性不再只是一種選擇，它需要改變觀念和新的思考。目前皮革工業(yè)傳統(tǒng)的和標(biāo)準(zhǔn)的操作受到挑戰(zhàn)。從整體的角度考慮幫助皮革工業(yè)修正方向以滿足其長期的目標(biāo)。持續(xù)改進(jìn)和增量式發(fā)展過程已持續(xù)了數(shù)年，并取得了有意義的重大進(jìn)展。然而增量改進(jìn)過程達(dá)到了一個(gè)“瓶頸”，在那里，投資的增加并沒有得到潛在回報(bào)相應(yīng)的增加。這就為實(shí)施全新的、一些截然不同的東西提供了機(jī)會(huì)。

在復(fù)鞣劑化學(xué)領(lǐng)域我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)“停滯期”，是時(shí)候重新思考如合成鞣劑、樹脂、聚合物這些當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品了。從一個(gè)整體的可持續(xù)發(fā)展的視角看，要求適應(yīng)新的可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)合成類復(fù)鞣劑都是以石油衍生物為基礎(chǔ)。此外有些合成類復(fù)鞣劑還含有高含量的無機(jī)鹽，這些鹽最后進(jìn)入了廢水。再就是，大多數(shù)傳統(tǒng)的有機(jī)復(fù)鞣劑，在廢水處理時(shí)生物降解困難，也難于其他處理。以甲醛為基礎(chǔ)原料的合成鞣劑或樹脂會(huì)有潛在的殘留風(fēng)險(xiǎn)，是最終的革制品限用物質(zhì)。

基于上述原因，我們有效利用生物大分子開發(fā)出了一種新型復(fù)鞣劑，用于生產(chǎn)高質(zhì)量皮革，可持續(xù)性更好。現(xiàn)在制革者能夠用一個(gè)完全可以替代傳統(tǒng)樹脂、大多數(shù)聚合物的復(fù)鞣劑生產(chǎn)革坯，這種新鞣劑將來甚至?xí)耆〈鷺?biāo)準(zhǔn)的合成鞣劑。

2　基本原料和新產(chǎn)品的生產(chǎn)

在復(fù)鞣中再利用天然高分子如膠原或蛋白質(zhì)，有人已經(jīng)提出很長時(shí)間了。已有人用丙烯酸鞣劑改性膠原水解物，但很少在市場上推出。

本文介紹的新產(chǎn)品是基于特殊的真正化學(xué)，包括再生原料如蛋白質(zhì)和碳水化合物，且具備越來越強(qiáng)的替代傳統(tǒng)復(fù)鞣劑的能力。其生產(chǎn)技術(shù)是一個(gè)獨(dú)特的工藝，生物大分子原料首先部分水解成小分子聚合物，然后在第二步，這些中間產(chǎn)物通過聚合作用和功能化作用，獲得具有特定的有商業(yè)價(jià)值的改性產(chǎn)品。

3　結(jié)果和討論

新產(chǎn)品系列的三個(gè)產(chǎn)品都是兩性的，同時(shí)含有陰電荷和陽電荷，特別是復(fù)鞣鉻鞣革具有很好的吸收和結(jié)合性能。特別是與傳統(tǒng)的聚合物復(fù)鞣劑比較，新產(chǎn)品表現(xiàn)出顯著良好的吸收性，減少廢液中的COD高達(dá)30%（圖1所示）。

此外，新的聚合物產(chǎn)品復(fù)鞣廢水處理時(shí)，容易被微生物降解。通過一個(gè)獨(dú)立的檢測實(shí)驗(yàn)室，證明了新產(chǎn)品相當(dāng)好的生物降解性（圖2所示），實(shí)驗(yàn)是根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）原則301F進(jìn)行的，有

兩個(gè)產(chǎn)品歸為“容易降解”，而能替代傳統(tǒng)聚合物復(fù)鞣劑的第三個(gè)產(chǎn)品也表現(xiàn)出很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，僅28天降解52%，這是向前邁出的重要一步（參見圖1）。這樣制革廠就可以減少廢水處理費(fèi)用。

圖1　基于生物大分子的復(fù)鞣劑和傳統(tǒng)復(fù)鞣劑對照組第一次水洗廢液的COD值以及生物降解5天后的COD值

圖2　被證明的“容易生物降解”：根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）原則301F進(jìn)行的兩個(gè)新產(chǎn)品生物降解試驗(yàn)

圖3　新產(chǎn)品與對照組的耐熱耐光性

圖3所示為其他物理性質(zhì)。染色性、豐滿性、緊實(shí)性、選擇填充性以及耐熱和耐光性完全可以定制，以滿足最終皮革的要求。

為了從新的生物大分子中獲取最大效益，需要考慮應(yīng)用回報(bào)。因?yàn)樗鼈兊男再|(zhì)如親水性、結(jié)合性、等電點(diǎn)等不同于以石油為基礎(chǔ)的對照組.。通過研究不同的調(diào)整配方我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)品的許多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間將發(fā)布那些新產(chǎn)品革新的新方向。

4　結(jié)論

成功開發(fā)出了一種新的使用可再生原料（包括蛋白質(zhì)和碳水化合物）合成的復(fù)鞣劑，已用于工業(yè)化皮革生產(chǎn)。新復(fù)鞣劑的性質(zhì)與傳統(tǒng)的以石油為基礎(chǔ)的復(fù)鞣劑對照組不同，所以配方需要重新檢驗(yàn)以便最大限度地發(fā)揮新產(chǎn)品的優(yōu)勢。在我們的工業(yè)中，可持續(xù)性是全面進(jìn)步的主要驅(qū)動(dòng)力，它是正確的一步，現(xiàn)在是沿著這個(gè)方向發(fā)展的正確時(shí)間。即使是第一階段的部分替代，已經(jīng)將皮革生產(chǎn)的環(huán)境方面和碳足跡方面的整體生態(tài)平衡得以改善。

【周國龍譯自10thAICLST November 24th–26th2014, Okayama (Japan)】