胶原多肽基表面活性剂对染料废水的泡沫分离性能

周生鹏，唐奕，廖学品,，王茹，石碧

（1四川大学化学工程学院，四川 成都 610065；2四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川 成都 610065）

胶原多肽基表面活性剂对染料废水的泡沫分离性能

周生鹏1，唐奕2，廖学品1,2，王茹1，石碧2

（1四川大学化学工程学院，四川 成都 610065；2四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川 成都 610065）

以结晶紫溶液模拟染料废水，研究了胶原多肽基表面活性剂（CBS）对染料废水的泡沫分离性能。通过单因素实验考察了pH、气速、表面活性剂质量浓度、泡沫相与液相高度比（HF/HL）、染料初始浓度、乙醇添加量等因素对废水中染料分离的影响。结果表明，CBS适用于碱性条件下染料废水的泡沫分离；随着气速的升高，染料的去除率增加，但富集比降低；随着CBS用量的增加，染料的去除率先增加而后降低，富集比随CBS用量的增加而降低；当泡沫相高度与液相高度比为3左右时，染料去除率较高；添加适量的乙醇对泡沫分离是有利的；在较佳的分离条件下，染料的去除率可达80%，富集比达到16。上述研究结果表明，胶原多肽基表面活性剂可用于染料废水的泡沫分离。

胶原多肽；表面活性剂；染料废水；泡沫；分离

引　言

染料生产和使用过程中将产生大量废水，其中所含染料多数为具有复杂的芳环结构的人工合成染料，具有相当的稳定性，难以生物降解且往往具有致癌、致畸、致突变效应，生物毒性较大[1-2]。若将其直接排放到环境中，可通过水循环和食物链在生物体富集，会对环境造成严重污染，对人类健康造成严重威胁。因此，染料废水的污染控制一直是环境保护的重要课题[3-6]。

染料废水的常用处理方法主要有絮凝法、聚沉法、吸附法、膜过滤法、化学氧化法和生物法等。尽管这些方法都具有一定的脱色能力，但在实际应用中存在诸如污泥量大、吸附剂用量大且难以再生、膜污染、成本高等问题[4,7-8]。

泡沫分离技术利用表面吸附原理对水溶液中溶于水或不溶于水的物质进行分离，其在物质纯化分离和废水处理方面得到了广泛应用。其主要特点在于所需设备和操作工艺简单、应用灵活且成本较低[7,9-11]。然而，泡沫分离过程中，需以表面活性剂作为捕收剂或起泡剂，分离后残留在水体中的表面活性剂会对环境产生一定的污染[12-13]。因此，易生物降解、对人体和环境友好的表面活性剂的开发与应用是泡沫分离研究的重要方向。

本课题组已有研究表明，以制革过程中产生的废弃革屑为原料制备的胶原多肽基表面活性剂（CBS）具有良好的表面性能，尤其重要的是CBS易于生物降解，其BOD5/COD值大于0.45[14-15]，其应用于污水处理的相关文献未见诸报道。本课题组已建立了从制革固体废弃物中提取胶原多肽并分离回收铬等关键技术。而从制革固体废弃物提取的胶原多肽不能用于食品、饲料等行业，只能用作工业用途。因此，本文将胶原多肽与油酰氯反应制备可生物降解的表面活性剂 CBS并用于染料废水的泡沫分离。由于本文提取的胶原多肽来自制革固体废弃物，其原料和生产成本较低，所合成的胶原多肽基表面活性剂具有市场竞争力。本文以CBS为捕收剂和起泡剂，以结晶紫染料溶液为模拟染料废水，结合泡沫分离技术研究了其对废水中染料的泡沫分离特性。

1　实验部分

1.1试剂与仪器

硝皮屑（制革厂提供）；Alcalase2.5 L酶（酶活力550000 U·ml-1，诺维信中国上海有限公司）；结晶紫（成都金山化学试剂有限公司）；油酰氯购于阿拉丁试剂（上海）有限公司；丙酮等其他试剂均为分析纯。

UV-1800PC紫外可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司）；LGJ-12冷冻干燥机（北京松源华兴科技发展有限公司）。

1.2CBS的制备及其物理化学性质

1.2.1CBS的制备CBS按照前期报道的方法[16]制备。制备过程为：将硝皮屑置于水中清洗，去除杂质及盐分，于60℃条件下干燥。取10 g洗净干燥后的硝皮屑置于250 ml三口瓶中，加90 ml去离子水，60℃恒温浸泡30 min，分别加入0.5 g NaOH 和0.04 g Alcalase2.5 L酶，60℃恒温搅拌反应3 h。反应结束后将反应液置于沸水浴中灭活5 min，即得胶原多肽液。GPC测得其重均分子量（MW，g·mol-1）为4396。

取100 ml浓度为100 g·L-1的胶原多肽液置于250 ml三口瓶中，分别加入10 ml丙酮和60 mmol NaOH（300 g·L-1溶液），在30℃水浴搅拌下缓慢滴加30 mmol油酰氯，反应2 h；移除冷却回流装置，将温度升至60℃，继续反应2 h；室温冷却，用6 mol·L-1盐酸溶液调节pH至1～2析出沉淀；将沉淀物水洗涤至中性，冷冻干燥得淡黄色粉状胶原多肽基表面活性剂CBS。CBS的表面性质列于表1中。

1.2.2CBS的表面性质将 CBS配制成一系列不同浓度的水溶液（CW，g·L-1），利用 OCAH 200接触角仪测定CBS不同浓度水溶液的表面张力（γ，mN·m-1），并对γ-lg CW作图，据此计算CBS的临界胶束浓度（CMC）、临界胶束浓度下的表面张力（γCMC）、使水溶液的表面张力减少20 mN·m-1所需的浓度（c20）和 pc20（pc20=-lgc20）。测试在 25℃进行，以SDS (十二烷基硫酸钠) 和SDBS (十二烷基苯磺酸钠) 作为对照样品，以去离子脱气水作为空白[14]。

1.2.3CBS发泡性及泡沫稳定性配制5 g·L-1待测样品溶液100 ml，于40℃水浴中恒温30 min。取15 ml（Vi）加入到50 ml具塞量筒中，剧烈上下摇动10次后水平放置，立即记录泡沫体积（Va），室温下静置30 min后再次记录泡沫体积（Vb），发泡力（foam capacity, FC）和泡沫稳定性（foam stability, FS）的计算见式（1）和式（2）[14]。

1.2.4CBS生物降解性将CBS配制成5 g·L-1的水溶液，取0.2 ml于化学耗氧量（COD）测试管中，将其于150℃消解2 h，取出后静置至室温。按照上述方法，用蒸馏水制成空白样。将空白样测试管放入微电脑COD测定仪中校零后，再将样品测试管放入其中读数，测得CBS的COD值。

将活性污泥按1:1体积比加入自来水，连续搅拌曝气12 h以上，待用。将CBS配制成750 mg·L-1的水溶液，调节其pH至中性，并取50 ml于BOD测试瓶中，再加入6 ml已充分曝气的活性污泥（悬浮固形物含量5.8 g·L-1，pH 7.2）。为防止发生硝化反应，在测试瓶中加入3滴硝化抑制剂。然后在瓶口橡胶盖上滴加3～4滴45%的氢氧化钾溶液，以消除测试过程中产生的 CO2所造成的影响。将BOD测量瓶置于电磁搅拌器上，于20℃恒温培养5 d[15]。同时，在相同条件下测定SDS的BOD值。以生物降解过程中的 BOD5/COD值作为样品生物降解性的评价指标。

1.3CBS对染料废水的泡沫分离性能

1.3.1实验方法配制一定浓度的结晶紫水溶液，加入CBS，通N2气产生泡沫。通过调节溶液pH、气速、CBS用量、装液量以及乙醇添加量，研究CBS对染料废水的泡沫分离性能。

分离装置如图1所示。泡沫分离塔（自制）内径为30 mm，塔高1.2 m，底部装有气体分布器。

图1　泡沫分离装置Fig.1　Experimental apparatus for foam separation

1.3.2分析方法采用分光光度法测定泡沫分离前后结晶紫质量浓度，并求得去除率 R和富集比E[9,17-18]。

2　结果与讨论

2.1CBS的表面性质和生物降解性

SDS和 SDBS常用于染料废水的泡沫分离，CBS和SDS、SDBS的表面性质[15,19]如表1所示。其中，pc20值通常作为表面活性剂吸附效率的评价指标，是CMC和γCMC的综合指标；CMC和γCMC分别为临界胶束浓度和临界胶速浓度下的表面张力。一般认为，pc20值越大其表面吸附效率越高；CMC和γCMC值越低，则其表面吸附效能越高。由表1可知，与SDS和SDBS相比，CBS具有较高的pc20值，即其具有较高的表面吸附效率。CBS的γCMC值虽略高，但其CMC值相对较低，表明其具有良好的表面活性。此外，CBS具有合适的起泡力和泡沫稳定性，可满足泡沫分离要求。以上结果表明CBS具有较好的表面性质，这是其可用于泡沫分离的基础。

表1　CBS、SDS和SDBS的表面性质和生物降解性Table 1　Surface properties and biodegradability of CBS, SDS and SDBS

表1中给出了CBS在750 mg·L-1浓度下的BOD5/COD值[15]。其中，有机物的BOD5/COD值是最常用的生物降解性的评价指标。一般认为，当BOD5/COD＞0.45时，易于生物降解；BOD5/COD= 0.3～0.45时，能降解；BOD5/COD=0.2～0.3时，难降解；而 BOD5/COD＜0.2则可认为不能降解。由表1可知，CBS的BOD5/COD值较SDS高得多，且远大于0.45，表明其具有良好的生物降解性。相关文献表明SDBS的生物降解性较SDS还差[20-21]，不易被生物降解。综上所述，CBS具有较好表面性质，同时又具有较好的生物降解性，因此其可以作为泡沫分离的表面活性剂。

2.2CBS对结晶紫的泡沫分离原理

染料大都能溶于水中，在水溶液中解离成离子形态，其易与带相反电荷的离子形成离子复合物[17]。结晶紫为碱性染料，CBS侧链中存在较多羧酸根负离子，其易与结晶紫阳离子缔合形成复合物。该复合物被吸附在气液界面随气泡带出而实现泡沫分离，从而使染料废水得以净化。

CBS对结晶紫的泡沫分离原理如图2所示。

图2　CBS对结晶紫的泡沫分离原理Fig.2　Foam separation mechanism of crystal violet using CBS

因此本文选用与结晶紫电荷相反且易生物降解的生物基表面活性剂CBS作为捕收剂和起泡剂，对模拟染料废水进行泡沫分离。

进一步研究发现，采用不同水解方法得到的胶原多肽分子量差别很大，从而影响胶原多肽基表面活性剂的表面性能；而且同样分子量的胶原多肽接枝不同量的疏水基后其表面性能也相差很大。因此，胶原多肽基表面活性剂的结构必然影响其泡沫分离性能。

2.3pH对染料去除率和富集比的影响

如图3所示，结晶紫去除率随pH的增大而增大，富集比则呈下降趋势。

图3　pH对染料去除率和富集比的影响Fig.3　Effect of pH on removal extent and enrichment ratio of dye

结晶紫在水中可完全解离生成带正电的阳离子，阴离子表面活性剂CBS则解离形成阴离子，两者可在静电作用下形成复合物，这些复合物可被气泡通过吸附作用而浮选[22]。碱性条件有助于CBS解离出阴离子，且随水溶液中OH-的增多解离效果越好，因此溶液pH可显著影响CBS与结晶紫的电离以及离子间的缔合，从而对去除率和富集比产生影响[23]。

随溶液pH的升高，CBS在水中解离度增大，可产生稳定泡沫，且易于与结晶紫解离出的阳离子结合，从而使得结晶紫去除率增大。但随着泡沫量及泡沫稳定性的增加，使得夹液量增多，从而富集比逐渐降低。综合去除率和富集比两个因素，选择pH=10为适宜的pH。

2.4气速对染料去除率和富集比的影响

由图4可见，结晶紫去除率随气速的增大而增大，富集比则呈现逐渐下降趋势。

图4　气速对染料去除率和富集比的影响Fig.4　Effect of gas velocity on removal extent and enrichment ratio of dye

当气速增大时，气体分散器单位时间内在单位面积上产生的气泡个数增多，总的传质面积增大，使得结晶紫去除率得以提高。但同时气泡夹液量也随气速的增大而增多，且气泡在泡沫层的停留时间也相应缩短，影响了泡沫聚并而产生的塔内回流传质，导致其富集比随气速的升高逐渐下降[17,24]。因此，在实际的泡沫分离过程中需要综合考虑去除率和富集比两个因素，以确定适宜的气速。

2.5CBS用量对染料去除率和富集比的影响

由图5可知，随着CBS用量的增大，结晶紫去除率先上升后下降而后又上升，富集比则逐渐下降。

图5　CBS用量对染料去除率和富集比的影响Fig.5　Effect of CBS concentration on removal extent and enrichment ratio of dye

CBS除了与结晶紫发生结合外，还需要形成稳定的泡沫层，其用量对脱色效果有较大影响。CBS在低的用量范围内，随其用量的增大，形成泡沫量相应增多，CBS与结晶紫结合的概率也增大，从而使表面吸附量增大，去除率呈现上升趋势。在300～500 mg·L-1用量范围内，由于通气速度并未提高，随着CBS用量的继续增大，产生的泡沫量并未明显增加，此时可能游离的CBS与结晶紫和CBS形成的复合物在泡沫表面产生竞争吸附，从而导致对染料去除率的下降[9]。当CBS用量较低时，所形成的泡沫因具有相对较高的表面张力而容易破裂，使得富集比较高；随着CBS用量的增大，泡沫表面张力相对降低而不易破裂，导致持液量增加，从而使得结晶紫富集比下降[17]。CBS适宜用量为300 mg·L-1，过少或过高用量对泡沫分离是不利的。

2.6泡沫相与液相高度比（HF/HL）对染料去除率和富集比的影响

由图6可见，结晶紫的去除率随HF/HL的增大而降低，而富集比是先上升后下降。

图6　HF/HL对染料去除率和富集比的影响Fig.6　Effect of HF/HLon removal extent and enrichment ratio of dye

随着HF/HL的增大，气泡在液相主体中停留时间逐渐变短，气泡表面的吸附传质不充分，导致吸附量减小，从而使得结晶紫去除率逐渐下降。气泡自液相主体进入泡沫主体后，发生一系列复杂的传质变化，塔内不断形成的新的泡沫推动整个泡沫层逐渐上升，夹带的液体在重力作用下回流。在重力的作用下Plateau（普拉托）边界液体也会排液，在重力排液和Plateau排液的双重作用下使得液膜变薄[23]。泡沫在挤压、排液变薄和气体扩散等多重因素的影响下聚并。装液量少时料液穿过泡沫区距离较远，泡沫的破裂和聚并使得到达顶部的泡沫减少，因此富集比较低，随着装液量的增加，富集比逐渐增大，随装液量继续增加时，料液穿过泡沫区的距离缩短，使逆流泡沫区料液回流传质的时间相应缩短，同时夹带液量逐渐增大，致使富集比开始下降[25]。故随 HF/HL的增大，富集比先上升后下降，而去除率一直下降。综合分析去除率和富集比，泡沫相与液相高度比为3左右是较为适宜的。

2.7染料初始浓度对染料去除率和富集比的影响

由图7可见，在整个浓度范围内，富集比均随结晶紫浓度的增加而增加。这是因为随着结晶紫浓度的增加，泡沫稳定性降低，使得夹液量减少，从而使得富集比增加。而去除率在开始阶段随结晶紫浓度的增加而增加；但随着结晶紫浓度的进一步增加，由于气泡表面的吸附量逐渐达到平衡，因此去除率不再提高；继续增加结晶紫的浓度，可能是因CBS浓度不足，导致去除率不断下降[9]。

图7　染料初始浓度对染料去除率和富集比的影响Fig.7　Effect of dye initial concentration on removal extent and enrichment ratio

2.8乙醇添加量对染料去除率和富集比的影响

由图8可见，乙醇添加量在0.2%～0.8%（体积）范围内，均可提高浮选效率，但添加量超过0.4%后，其去除率呈现缓慢下降的趋势。富集比则先上升后下降而后又上升。

Shakir等[9]、何星存等[22]的研究表明，少量乙醇的加入可在一定程度上提高浮选效率。这是因为，微小泡沫在挤压、排液变薄和气体扩散等多重因素的影响下变大或是聚并成大气泡，其上升速度较快，不利于被分离物的捕集。少量乙醇的加入不但可促使产生更多微泡，而且可以起到稳泡作用抑制小气泡聚并成大气泡，利于被分离物的捕集。

图8　乙醇添加量对染料去除率和富集比的影响Fig.8　Effect of ethanol concentration on removal extent and enrichment ratio of dye

另一方面，根据魏宣彪等[26]的研究结果可以认为，加入乙醇将增加泡沫中结晶紫的含量，而同时泡沫的稳定性依然较强，故随乙醇加入量的增加富集比和回收率均增加；而继续增大乙醇用量，其破泡作用开始显现，因此回收率下降，但富集比下降较小，这是因为加入过量的乙醇后，泡沫量减少，其带液量也减少，虽然由泡沫带出的结晶紫量减少，但富集比基本不变。但乙醇添加量超过一定值后，将不再起到稳泡作用，从而导致浮选效率下降[9,27]。因此，乙醇的加入量应在恰当的范围内。

2.9CBS与SDS和SDBS泡沫分离性能对比

在保持其他实验条件一致的情况下，对比了CBS、SDS和SDBS对结晶紫染料废水的泡沫分离性能。

如图9所示，在用量均为200 mg·L-1时，CBS对染料的去除率略低于SDS，但CBS对染料的富集比较SDS高，而SDBS在200 mg·L-1用量下，由于不能形成稳定而连续的泡沫，因此在该浓度下不能进行结晶紫染料的泡沫分离。当SDBS的用量增加到 550 mg·L-1时，才能实现泡沫分离，此时SDBS的用量远高于CBS的用量，但染料的去除率只略高于CBS，富集比仍低于CBS。因此，对于结晶紫染料废水的泡沫分离，CBS的综合性能优于目前普遍使用的SDS和SDBS。

图9　表面活性剂对染料去除率和富集比的影响Fig.9　Effect of surfactants on removal extent and enrichment ratio of dye

3　结　论

（1）CBS具有较低的临界胶束浓度和较高的表面吸附效率，表现出较好的起泡能力和泡沫稳定性；CBS的BOD5/COD值高达0.72，具有良好的可生物降解性。因此，CBS可用于染料废水的泡沫分离。

（2）由于 CBS中存在较多羧酸根负离子，其易与阳离子型染料缔合形成复合物，因此CBS更适用于碱性染料的泡沫分离。

（3）当 CBS用于结晶紫染料废水的泡沫分离时，pH、气速、泡沫相与液相高度比、CBS用量、乙醇添加量等因素将影响泡沫量、泡沫稳定性以及泡沫的夹液量和排液量，从而影响染料的去除率和富集比。

（4）为拓展 CBS的应用范围，应进一步研究其在其他染料废水及重金属离子废水处理中的泡沫分离性能以及CBS结构与性能的构效关系。

符号说明

Ct——分离后染料浓度，mg·L-1

C0——分离前染料浓度，mg·L-1

E ——染料富集比

FC ——发泡力，%

FS ——泡沫稳定性，%

R ——染料去除率，%

Va——上下摇动结束0 min时的泡沫体积，ml

Vb——上下摇动结束30 min时的泡沫体积，ml

Vi——发泡性分析取用溶液体积，ml

Vt——分离后溶液体积，ml

V0——分离前溶液体积，ml

References

[1] Shaul G M, Holdsworth T J, Dempsey C R, et al. Fate of water soluble azo dyes in the activated sludge process [J]. Chemosphere, 1991, 22(1): 107-119.

[2] Wang S, Li H. Kinetic modelling and mechanism of dye adsorption on unburned carbon [J]. Dyes and Pigments, 2007, 72(3): 308-314.

[3] Yagub M T, Sen T K, Afroze S, et al. Dye and its removal from aqueous solution by adsorption: a review [J]. Advances in Colloid and Interface Science, 2014, 209: 172-184.

[4] Fu Y, Viraraghavan T. Fungal decolorization of dye wastewaters: a review [J]. Bioresource Technology, 2001, 79(3): 251-262.

[5] Gupta V K, Khamparia S, Tyagi I, et al. Decolorization of mixture of dyes: a critical review [J]. Global Journal of Environmental Science and Management, 2015, 1(1): 71-94.

[6] Banat I M, Nigam P, Singh D, et al. Microbial decolorization of textile-dye containing effluents: a review [J]. Bioresource Technology, 1996, 58(3): 217-227.

[7] Lu K, Zhang X L, Zhao Y L, et al. Removal of color from textile dyeing wastewater by foam separation [J]. Journal of Hazardous Materials, 2010, 182(1): 928-932.

[8] Ren Nanqi(任南琪), Zhou Xianjiao(周显娇), Guo Wanqian(郭婉茜), Yang Shanshan(杨珊珊). A review on treatment methods of dye wastewater [J]. CIESC Journal (化工学报), 2013, 64(1): 84-94.

[9] Shakir K, Elkafrawy A F, Ghoneimy H F, et al. Removal of rhodamine B (a basic dye) and thoron (an acidic dye) from dilute aqueous solutions and wastewater simulants by ion flotation [J]. Water Research, 2010, 44(5): 1449-1461.

[10] Choi S J, Choi Y H. Removal of direct red from aqueous solution by foam separation techniques of ion and adsorbing colloid flotation [J]. Separation Science and Technology, 1996, 31(15): 2105-2116.

[11] Zhu Jingxin(朱敬鑫). Treatment technology of the wastewater containing acidic and alkaline dyes by foam separation [J]. Chemical Engineering & Equipment(化学工程与装备), 2014, (6): 069.

[12] Chen Li’e(陈莉娥), Zhou Xingqiu(周兴求), Wu Jiandong(伍健东). Harmfulness surfactant wastewater and its treatment techniques [J]. Industrial Water Treatment(工业水处理), 2003, 23(10): 12-16.

[13] Wang Baohui(王宝辉), Zhang Xuejia(张学佳), Ji Wei(纪巍), Kuang Li(匡丽), Han Huijun(韩会君). Hazard analysis of surfactants in ecosystem [J]. Chemical Industry and Engineering Progress(化工进展), 2007, 26(9): 1263-1268.

[14] Chi Y, Zhang Q, Liao X, et al. Physicochemical properties and surface activities of collagen hydrolysate-based surfactants with varied oleoyl group grafting degree [J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2014, 53: 8501-8508.

[15] Chi Yuanlong(迟原龙), Cui Min(崔敏), Yang Qian(杨倩), Liao Xuepin(廖学品), Zhang Wenhua(张文华), Shi Bi(石碧). Surface property and biodegradation of collagen-peptide based surfactant [J]. China Leather(中国皮革), 2012, 41(11): 37-41.

[16] Chi Yuanlong(迟原龙), Cui Min(崔敏), Liao Xuepin(廖学品), Zhang Wenhua(张文华), Shi Bi(石碧). Optimization of reaction parameters for synthesis of collagen-peptide based surfactant [J]. China Leather(中国皮革), 2012, 40(23): 8-11.

[17] Wang Y, Wu Z L, Lu K, et al. Study on technology of simultaneous removal of copper ion and crystal violet in aqueous solution by foam separation [J]. Separation Science and Technology, 2011, 46(7): 1200-1204.

[18] Li Xintao(李新涛), Wu Zhaoliang(吴兆亮), Zheng Huijie(郑辉杰), Jin Yingjun(荆迎军). Decolorization process of dye wastewatercontaining methyl orange by foam separation method [J]. Chem. Eng. (China)(化学工程) , 2009, 37 (4): 60-63.

[19] Chi Yuanlong(迟原龙). Preparation of collagen peptide based surfactant using enzymatic hydrolysates of tannery skin wastes[D]. Chengdu: Sichuan University, 2012.

[20] Chen G, Strevett K A, Vanegas B A. Naphthalene, phenanthrene and surfactant biodegradation [J]. Biodegradation, 2001, 12(6): 433-442.

[21] Zhang C, Valsaraj K T, Constant W D, et al. Aerobic biodegradation kinetics of four anionic and nonionic surfactants at sub- and supra-critical micelle concentrations (CMCs) [J]. Water Research, 1999, 33(1): 115-124.

[22] He Xingcun(何星存), Chen Menglin(陈孟林), Lan Liuchun(兰柳春). Study on treatment of cationic dye crystal violet wastewater by flotation [J]. Journal of Safety and Environment(安全与环境学报), 2004, 4(4): 20-22.

[23] Zhang Xiaolong(张晓龙), Wu Zhaoliang(吴兆亮), Zheng Huijie(郑辉杰), Ding Hongmei(丁红梅). Decolorization of the wastewater containing crystal violet by foam separation [J]. Chin. J. Proc. Eng.(过程工程学报), 2008, 8(6): 1116-1119.

[24] Xiao Z, Li X, Wu W S S. Purification and concentration of the total Saikosaponins extracted from Radix Bupleuri using foam fractionation [J]. Separation Science and Technology, 2014, 49(3): 469-475.

[25] Song Weiguang(宋伟光),Wu Zhaoliang(吴兆亮), Liu Guimin(刘桂敏), Li Qian(李佥),Wu Haiyan(吴海艳). Removal of trace mental ions from aqueous solution by foam fractionation[J].Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities(高校化学工程学报), 2008, 22(5): 900-905.

[26] Wei Xuanbiao(魏宣彪), Wu Zhaoliang(吴兆亮), Lu Ke(卢珂), Zhang Fang(张芳). Extraction of methyl orange from ethanol-water system by foam separation [J]. Chin. J. Proc. Eng.(过程工程学报), 2008, 8(6): 1112-1115.

[27] Cho Y S, Laskowski J S. Effect of flotation frothers on bubble size and foam stability [J]. International Journal of Mineral Processing, 2002, 64(2): 69-80.

Foam separation behaviors of collagen-peptide based surfactant for treatment of dye wastewater

ZHOU Shengpeng1, TANG Yi2, LIAO Xuepin1,2, WANG Ru1, SHI Bi2(1College of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China;2National Engineering Laboratory for Clean Technology of Leather Manufacture, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China)

Foam separation behaviors of the collagen-peptide based surfactant (CBS) for dye removal from wastewater was studied using crystal violet solution as probe. The influences of pH, gas velocity, mass concentration of CBS, height ratio of foam phase to liquid phase (HF/HL), initial concentration of dye and concentration of ethanol on the removal extent of dye were investigated. The experimental results indicated that CBS exhibited good performance at alkaline condition. It was also found that the removal extent of dye was increased as the increase of gas velocity, but the enrichment ratio of dye was decreased. With increasing dosage of CBS, the removal extent of dye was increased at beginning and then decreased as further increasing the dosage of CBS, while the enrichment ratio was decreased all the time. Further investigation indicated that the removal extent of dye was superior when the HF/HLwas around 3, and the appropriate amount of addition of ethanol was beneficial to foam separation. In addition, the removal extent of dye was 80% and the enrichment ratio of dye was 16 at optimal operation conditions. These results suggested that CBS can be used in the foam separation removal of dyes from wastewater.

date: 2015-04-22.

Prof. LIAO Xuepin, xpliao@scu.edu.cn; Prof. WANG Ru, wangru@scu.edu.cn

supported by the National High Technology Research and Development Program of China (2011AA06A108).

collagen-peptide；surfactants；dye wastewater；foam；separation

10.11949/j.issn.0438-1157.20150511

X 705；X 703

A

0438—1157（2015）11—4493—08

2015-04-22收到初稿，2015-06-04收到修改稿。

联系人：廖学品，王茹。第一作者：周生鹏（1991—），男，硕士研究生。

国家高技术研究发展计划项目(2011AA06A108)。