8-羥基喹啉在皮革鞣制中的金屬絡合作用及環保性評估

8-羥基喹啉（8-HQ）作為一種含N、O雜原子的芳香族有機配體，憑借其獨特的螯合結構與金屬離子的強絡合能力，在皮革鞣制中展現出“協同鞣制+防腐防護”的雙重功效，其核心價值在于通過與金屬離子（如Cr³⁺、Al³⁺、Zn²⁺等）形成穩定的五元螯合環，優化鞣制過程中的金屬離子分布與結合效率，同時改善皮革的理化性能與儲存穩定性。在環保政策日益嚴格的背景下，8-羥基喹啉在減少重金屬殘留、降低廢水污染等方面的潛力的也備受關注，其應用既體現了有機-無機協同鞣制的技術優勢，也面臨著環保性與實用性的平衡挑戰，具體解析如下：

一、金屬絡合作用機制與鞣制功效

8-羥基喹啉的分子結構中，吡啶環上的N原子與酚羥基上的O原子形成協同配位位點，可與多種過渡金屬離子、稀土金屬離子形成穩定的1:1或1:2型絡合物（穩定常數logK通常為10~30），這一特性是其在皮革鞣制中發揮作用的核心基礎。

1. 與鉻離子（Cr³⁺）的絡合作用及協同鞣制效果

鉻鞣是目前皮革工業中應用十分廣泛的鞣制技術，Cr³⁺通過與皮革膠原纖維的羧基形成配位鍵，賦予皮革良好的豐滿度、彈性與耐水性。但傳統鉻鞣存在Cr³⁺利用率低（僅60%~70%）、廢水鉻殘留高（通常＞100 mg/L）等問題。8-羥基喹啉與Cr³⁺的絡合作用可有效改善這一現狀：

絡合機制：8-羥基喹啉的N、O原子與Cr³⁺形成穩定的五元螯合環，一方面通過空間位阻效應抑制Cr³⁺的水解聚合，避免形成大尺寸Cr (OH)₃沉淀，提高Cr³⁺在鞣液中的分散穩定性；另一方面，8-羥基喹啉的芳香環結構可通過疏水相互作用與膠原纖維的多肽鏈結合，將絡合態Cr³⁺定向輸送至膠原活性位點附近，促進Cr³⁺與膠原羧基的配位反應。

鞣制功效：在鉻鞣體系中添加0.5%~1.5%（以皮革絕干重計）的8-羥基喹啉，可使Cr³⁺的利用率提升至85% 以上，皮革的收縮溫度（Ts）從傳統鉻鞣的95~100℃提升至105~110℃，且皮革的豐滿度、柔軟度與耐濕熱穩定性顯著改善。同時，絡合態Cr³⁺的生物毒性降低，皮革成品中的游離Cr³⁺殘留量減少30%~40%，符合GB 19940-2008《皮革和毛皮 有害物質限量》中Cr (VI)≤3mg/kg、總Cr≤100mg/kg的要求。

2. 與鋁、鋅等無鉻金屬離子的絡合作用及無鉻鞣制潛力

隨著環保要求的提高，無鉻鞣制技術成為行業發展方向，鋁鹽、鋅鹽等無鉻金屬鞣劑因環保性優勢得到廣泛研究，但單一無鉻鞣劑存在鞣制效果差（收縮溫度低、耐水性不足）、皮革易返黃等問題。8-羥基喹啉與這些金屬離子的絡合作用可顯著提升無鉻鞣制的實用性：

與 Al³⁺絡合：Al³⁺的水解活性強，易形成多核羥基鋁聚合物，導致鞣液穩定性差、皮革結合不均勻。8-羥基喹啉與Al³⁺形成的絡合物可抑制Al³⁺的過度水解，形成尺寸均一的絡合鞣劑粒子，增強其與膠原纖維的結合效率。添加1.0%~2.0%的8-羥基喹啉到鋁鞣體系中，皮革的收縮溫度可從單一鋁鞣的75~80℃提升至90~95℃，耐水洗次數增加2~3倍，且皮革的白度與光澤度保持良好，無明顯返黃現象。

與Zn²⁺絡合：Zn²⁺具有良好的抗菌防腐性能，但單一鋅鞣的皮革豐滿度不足、易僵硬。8-羥基喹啉與Zn²⁺的絡合作用可改善 Zn²⁺在膠原纖維中的分布，同時它的芳香環結構可增加皮革的柔軟度。鋅-8-HQ復合鞣制的皮革，收縮溫度可達85~90℃，且對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌率＞90%，兼具鞣制與防腐功能，適用于鞋面革、服裝革等產品。

3. 絡合作用對皮革其他性能的改善

除核心鞣制功效外，8-羥基喹啉的金屬絡合作用還能帶來附加性能提升：

防腐保鮮：8-羥基喹啉本身具有一定的抗菌活性，其與Zn²⁺、Cu²⁺等金屬離子形成的絡合物抗菌效果更強，可抑制皮革儲存過程中霉菌、細菌的滋生，延長皮革的保質期，減少防腐劑的使用量；

抗老化性能：絡合態金屬離子在皮革中形成的穩定結構，可阻擋紫外線對膠原纖維的破壞，減少皮革的光老化、熱老化，使皮革長期使用后仍能保持良好的彈性與外觀；

染色均勻性：8-羥基喹啉與金屬離子的絡合物可調節皮革表面的電荷分布，改善染料與皮革的結合力，減少染色不均、色花等缺陷，提升皮革的染色牢度（耐摩擦牢度、耐水洗牢度均提升1~2級）。

二、在皮革鞣制中的環保性分析

8-羥基喹啉的環保性需從“降低傳統污染”與“自身環境影響”兩方面綜合評估，其在減少重金屬污染、降低廢水處理難度等方面具有顯著優勢，但也存在一定的環境風險，需通過合理應用與工藝優化實現環保價值最大化。

1. 環保優勢：針對性解決傳統鞣制的污染問題

提高金屬離子利用率，減少廢水污染：傳統鉻鞣、鋁鞣中，未結合的金屬離子會隨廢水排放，導致水體重金屬超標、水質惡化。8-羥基喹啉的絡合作用可使 Cr³⁺、Al³⁺等金屬離子的利用率提升 15%~25%，對應的廢水重金屬濃度降低 40%~50%（如鉻鞣廢水 Cr³⁺濃度可從 100~150 mg/L 降至 50~80 mg/L），大幅降低廢水處理的難度與成本；

減少有害添加劑的使用：8-羥基喹啉的絡合鞣制與防腐功能可替代部分含甲醛、酚類等有害物質的防腐劑、助鞣劑，降低皮革成品中有害化學物質的殘留量，提升皮革的生態安全性；

無二次污染風險：8-羥基喹啉與金屬離子形成的絡合物穩定性高，在皮革使用與廢棄過程中不易分解釋放有毒金屬離子，且其本身易被微生物降解（BOD₅/COD≈0.4~0.5），不會在環境中長期累積。

2. 潛在環境風險與局限性

自身毒性與殘留問題：8-羥基喹啉對水生生物具有一定毒性（對斑馬魚的LC₅₀為1~5mg/L），若鞣制過程中添加量過高（＞2.0%），可能導致皮革成品中8-羥基喹啉的殘留超標，進而在使用過程中通過皮膚接觸或汗液浸泡釋放，對人體健康與環境造成潛在影響；

合成過程的污染：工業級8-羥基喹啉的合成通常以鄰氨基苯酚、甘油為原料，經 Skraup 反應制備，生產過程中會產生廢水、廢氣（含酚類、氨氮等污染物），若原料純度不足或生產工藝落后，可能導致8-羥基喹啉產品中含有微量有害雜質（如未反應的鄰氨基苯酚），影響其環保性；

成本與規模化應用限制：8-羥基喹啉的價格相對較高（約為傳統助鞣劑的3~5倍），大規模應用會增加皮革生產成本，且其在高濃度下易導致皮革變硬、手感變差，需嚴格控制添加量，這在一定程度上限制了其推廣應用。

3. 環保性優化策略

精準控制添加量：根據鞣制體系（鉻鞣、鋁鞣、鋅鞣）與皮革類型，將8-羥基喹啉的添加量控制在0.5%~1.5%范圍內，在保證鞣制效果的同時，減少殘留與環境風險；

選用高純度環保型產品：選擇采用綠色合成工藝生產的8-羥基喹啉產品（如無溶劑合成、催化加氫工藝），確保產品純度≥99%，雜質含量＜0.1%，降低有害雜質帶來的環境影響；

聯用環保處理工藝：鞣制廢水經常規重金屬去除工藝（如化學沉淀、吸附）處理后，可進一步采用生物降解技術（如好氧微生物反應器）降解廢水中殘留的微量8-羥基喹啉，使廢水COD、重金屬濃度均達到GB 21908-2008《皮革鞣制加工工業水污染物排放標準》要求；

開發復合絡合體系：將8-羥基喹啉與天然植物提取物（如茶多酚、單寧酸）復配使用，減少其添加量，同時利用植物提取物的環保特性與協同作用，進一步提升皮革的環保性與性能。

三、應用場景與行業前景

8-羥基喹啉在皮革鞣制中的應用場景主要集中在中高端皮革產品的生產，尤其適用于對環保性與性能要求較高的領域：

鉻鞣體系的優化：在鞋面革、沙發革等鉻鞣產品中添加8-羥基喹啉，可提升皮革的豐滿度與耐水性，同時降低鉻殘留，滿足歐盟REACH法規、美國CPSIA等國際環保標準，增強產品的出口競爭力；

無鉻鞣制的升級：在鋁鞣、鋅鞣等無鉻鞣體系中，8-羥基喹啉可顯著提升鞣制效果，使無鉻鞣皮革的性能接近傳統鉻鞣產品，適用于對環保要求極高的服裝革、嬰兒皮革制品等；

皮革的防腐與修復：在皮革儲存與護理過程中，8-羥基喹啉與金屬離子的絡合物可作為環保型防腐劑，替代傳統含甲醛防腐劑，同時可用于老化皮革的修復，提升皮革的使用壽命。

從行業前景來看，隨著環保政策的持續收緊與消費者對生態皮革需求的增加，8-羥基喹啉這類具有協同鞣制與環保潛力的有機配體，有望成為皮革工業轉型升級的重要輔助材料。未來，通過開發低成本合成工藝、優化復合絡合體系、拓展在無鉻鞣制中的應用，8-羥基喹啉將進一步發揮其金屬絡合優勢，在減少皮革行業污染、提升產品附加值方面發揮更大作用。

8-羥基喹啉在皮革鞣制中的核心作用是通過與Cr³⁺、Al³⁺、Zn²⁺等金屬離子形成穩定絡合物，優化鞣制過程，提升皮革的收縮溫度、豐滿度、耐水性與抗菌性，同時顯著提高金屬離子利用率，減少廢水重金屬污染，展現出良好的技術優勢與環保潛力。其環保性體現在降低傳統鞣制的污染負荷，但需通過控制添加量、選用高純度產品、聯用環保處理工藝等方式，規避自身毒性與殘留帶來的環境風險。在環保驅動的行業背景下，8-羥基喹啉在中高端皮革生產中的應用將逐步擴大，尤其在無鉻鞣制技術的升級中具有重要價值，有望成為皮革工業實現“高效鞣制+綠色環保”的關鍵材料之一。

本文來源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網 http://www.autoadvert.cn/