基于化学选择性将“皮革提胶污泥/废液”中的铬转化为新型催化材料的研究

批准号:
21908140
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
韩庆鑫
依托单位:
学科分类:
B0811.生物质转化与轻工制造
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
含铬废弃物的污染问题已成为制约传统皮革行业可持续发展的主要因素。当前含铬皮革废碎料的研究主要聚焦于如何提取和利用胶原蛋白,而皮革废碎料中的铬并未得到有效利用。本项目首次提出了皮革废碎料中胶原蛋白和铬“双资源化利用”的理念,结合前沿交叉学科的研究热点,解决如何实现含铬皮革废碎料在提取胶原蛋白过程中产生的含铬污泥或废液中铬的“高值化”转化的问题。申请者在化学选择性的调控和应用、新型配合物催化材料的设计、以及含铬废皮渣中胶原蛋白的资源化利用方面都有相关研究基础。因此,本项目拟基于化学选择性原理,将皮革废碎料在提取胶原蛋白过程中产生的“皮革提胶污泥/废液”中的铬转化为具有催化功能的铬基MOF或其它新型含铬材料,阐明其中的化学选择性规律和化学机制,最终建立“皮革提胶污泥/废液”中铬的“高值化”转化技术与理论体系。本项目的实施将为皮革固体废弃物和其它含铬废弃物的综合资源化利用提供理论支持和技术借鉴。
英文摘要
The pollution of chromium-containing wastes has become an all-important factor restricting the sustainable development of traditional leather industry. In view of the current problem that the resource utilization of chromium-containing tanned leather wastes is mainly concentrated on collagen rather than its chromium, this project has put forward the concept of "double resource utilization" of collagen and chromium in chromium-containing tanned leather wastes for the first time, and the novel "high value" conversion strategy of chromium in sludge and effluent produced in leather collagen extraction. The project applicant has been engaged in the research on the regulation and application of chemical selectivity, the design of new complex catalytic materials and the resource utilization of collagen in leather waste. We also have developed recently a method for preparing collagen aggregation and collagen from chromium-containing tanned leather waste by acid-enzyme controlled degradation technology. As inspired by the theories and technologies of frontier interdisciplinary and the focus of chemistry, material science, clean leather production technology and their cross-discipline, this project study intends to apply the chemical selectivity, by which could transform chromium from the chromium-containing wastes generated in the collagen extraction process of tanned leather wastes into advanced catalytic materials such as chromium-containing MOFs, nano-composite materials of chromium and chromium-doped carbon materials and other material. Meanwhile, this project will elucidate the chemical selectivity and its mechanism in the above process and establish the technical and theoretical system of "high-value" transformation of chromium in the sludge and effluent produced in leather collagen extraction. The implementation of this project will enrich the theory of comprehensive resource utilization of chromium-containing tanned leather wastes and other wastes containing chromium, which has scientific significance and potential application value.
背景:为解决长期困扰皮革工业的含铬废弃物污染问题,采用前沿交叉学科的相关理论和技术,特别是化学、材料学和皮革学科的交叉融合,利用化学基本原理和材料科学前沿技术解决皮革废革屑资源化工程中的铬的科学和应用问题。研究内容:以期通过化学上的“选择性”、“定向性”转化,实现“铬革屑”向以“含铬催化剂”为代表的功能材料的转变,进而为“铬革屑”(特别是其在提取胶原蛋白后产生的废渣和废液中的Cr资源)的“高值化”利用的新途径的探究提供相应的理论和技术支持。重要结果:①以“铬革屑”为“铬源”合成了具有使用价值的MIL-101(Cr)和其他材料;②基于“含铬污泥”的研究制备了Cr2O3/NiO-X异质结构的OER电化学催化剂,以“铬革屑”为基材制备了电催化HER催化剂N/Cr2O3/Ru-X,探究了制备方法、原理,及其性能与潜在应用价值;③通过壳聚糖-海藻酸钠生物质水凝胶吸附剂CS0.2-SA0.6(GA0.3)设计,实现了Cr(III)的吸附和CS0.2-SA0.6(GA0.3)-Cr(III)的制备,提供了将含铬废水处理与吸附剂/吸附质在制革复鞣/填充领域资源化利用相结合的方法;④以壳聚糖-海藻酸钠-铬(III)(CS-SA-Cr(III))凝胶为代表的吸附产物分别通过机械降解(MD)、热动降解(HMD)以及碱热降解(AHD)三种降解方法简易降解为CS/SA/Cr(III)溶胶,制备了皮革复鞣/填充工艺的可用材料;⑤此外,本项目还在基于胶原蛋白降解产物——明胶制备具有可控的抗菌和血液流变学特性的水凝胶、基于复合材料N-CDs@SBA-15/NH2进行溶液中Cr(VI)的选择性荧光检测、以及“铬革屑”研究启发的荧光探针和光催化材料的研究中取得一定进展。科学意义:项目围绕提出的含铬皮革废革屑中铬和胶原蛋白“双资源化利用”的理念,特别是其中铬元素的资源化利用,丰富和发展了皮革废革屑和其它含铬废弃物的综合资源化利用领域的理论,为相关行业领域铬资源的可持续利用提供理论指导和技术借鉴,突显出本项目的特色。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
A ratiometric fluorescent probe for monitoring the changes in the level of hydrogen polysulfides in mitochondria during stimulus-induced redox imbalance
一种比例荧光探针,用于监测刺激引起的氧化还原失衡期间线粒体中多硫化氢水平的变化
DOI:10.1016/j.dyepig.2021.109190
发表时间:2021-02-13
期刊:DYES AND PIGMENTS
影响因子:4.5
作者:Han, Qingxin;Yang, Lingna;Wang, Xuechuan
通讯作者:Wang, Xuechuan
DOI:10.13550/j.jxhg.20220692
发表时间:2022
期刊:精细化工
影响因子:--
作者:杜凯强;官小玉;张佳鑫;王学川;韩庆鑫
通讯作者:韩庆鑫
N-Butyl-4-hydrazino-1,8-naphthalimide-Loaded Chitosan Self-Assembled Nanoparticles as Fluorescent Ratiometric Chemosensors for Detection of Formaldehyde
N-丁基-4-肼基-1,8-萘二甲酰亚胺负载壳聚糖自组装纳米颗粒作为荧光比例化学传感器用于检测甲醛
DOI:10.1021/acsanm.2c01320
发表时间:2022-04
期刊:ACS Applied Nano Materials
影响因子:5.9
作者:Lingna Yang;Qingxin Han;Xiaoling Ling;Yansong Wang;Miaohua Li;Qingliang Chen;Xuechuan Wang
通讯作者:Xuechuan Wang
Remediation and resource utilization of chromium(III)-containing tannery effluent based on chitosan-sodium alginate hydrogel
基于壳聚糖-海藻酸钠水凝胶的含铬制革废水修复及资源化利用
DOI:10.1016/j.carbpol.2022.119179
发表时间:2022
期刊:Carbohydrate Polymers
影响因子:11.2
作者:Xiaoyu Guan;Bingyuan Zhang;Dongping Li;Mengyan He;Qinxin Han;Jinming Chang
通讯作者:Jinming Chang
Cost-effective and eco-friendly synthesis of MIL-101(Cr)-CS from chromium-containing sludge waste and its exploration of adsorption anddehumidification performance
含铬污泥废弃物经济环保合成MIL-101(Cr)-CS及其吸附除湿性能探索
DOI:10.1016/j.jssc.2022.123348
发表时间:2022
期刊:Journal of Solid State Chemistry
影响因子:3.3
作者:Qiangqiang Lu;Qingxin Han;Ji Li;Xiaoyu Guan;Xinhua Liu;Xugang Dang;Zekai Xing;Xuechuan Wang
通讯作者:Xuechuan Wang
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