[發(fā)明專利]一種帶毛動(dòng)物皮或毛的電降解方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110402943.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN102517600A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單志華;陳慧;馮國(guó)濤;何炳其;杜曉聲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B3/00
• 分類號(hào): C25B3/00;B09B3/00
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 鄧?yán)^軒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶毛動(dòng)物皮或毛的電降解方法，屬于蛋白質(zhì)化學(xué)化工領(lǐng)域。

技術(shù)背景

自20世紀(jì)40年代起，電化學(xué)在各種化學(xué)電池、工業(yè)電槽、電腐蝕等方面進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。半個(gè)世紀(jì)來(lái)，隨著對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換與傳遞實(shí)質(zhì)的深入研究和認(rèn)識(shí)，電化學(xué)已逐漸成為化學(xué)學(xué)科的重要研究領(lǐng)域和綜合性技術(shù)，同時(shí)也推進(jìn)了電化學(xué)在合成電化學(xué)、生物電化學(xué)、環(huán)境電化學(xué)方面的進(jìn)步給綠色有機(jī)合成、生物材料的新功能開發(fā)、廢水的處理提供了新途徑，在工業(yè)化節(jié)能減排上已顯現(xiàn)出重要的作用。對(duì)合成化學(xué)，尤其是有機(jī)合成化學(xué)提出了應(yīng)當(dāng)符合“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)產(chǎn)率高、副產(chǎn)物少，且低能耗、過(guò)程中無(wú)毒無(wú)害或低毒低害。傳統(tǒng)的合成催化劑或媒介試劑是很難達(dá)到這種要求的，以原子經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的綠色合成將逐步形成一個(gè)新的前沿學(xué)科，有機(jī)電合成將成為這個(gè)大學(xué)科的重要分支之一。把最清潔電子作為試劑，有機(jī)電合成具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)過(guò)程潔凈。以電子的得失完成氧化還原反應(yīng)，不同于一般的催化反應(yīng)，它無(wú)需外引入催化劑、氧化劑或還原劑，因此后續(xù)處理簡(jiǎn)單，無(wú)或基本無(wú)“三廢”；2)反應(yīng)條件溫和。如在較低的溫度、常壓下即可完成合成，尤其對(duì)不穩(wěn)定的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)物的合成尤為有利；3)節(jié)能高效易控。在要求溫度、壓力、長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)，體現(xiàn)在綜合能耗少，副產(chǎn)物少。較低、可調(diào)的極間電壓可接近反應(yīng)熱力學(xué)的要求值，反應(yīng)速度完全可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，為自動(dòng)化連續(xù)操作打下了基礎(chǔ)；4)特異性好。對(duì)電子轉(zhuǎn)移敏感的分子或基團(tuán)可以被選擇性地作用以達(dá)到設(shè)定的要求。因此電化學(xué)合成作為新型的綠色合成方法，必將成為21世紀(jì)各化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用技術(shù)研究的熱點(diǎn)。盡管目前的研究多限于簡(jiǎn)單分子的合成，相信不久將來(lái)會(huì)在復(fù)雜、易變的合成大分子和天然生物質(zhì)綠色轉(zhuǎn)化工程上出現(xiàn)廣闊的應(yīng)用。

目前，絕大多數(shù)的制革廠使用硫化堿脫毛。其優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用低、快速、脫毛干凈，保證皮革產(chǎn)品質(zhì)量，能適應(yīng)各種皮革的生產(chǎn)。問(wèn)題是硫化物的水溶液pH大于14，能夠快速溶解角蛋白，導(dǎo)致涂敷脫毛能夠迅速，但大量的硫化物與溶解的毛混和無(wú)法回收。其次，排出的廢水中COD(化學(xué)需氧量)、BOD(生物需氧量)、TSS(懸浮固體物總量)和S2-(硫化物)含量很高，廢液沉淀后產(chǎn)生很多污泥，處理困難，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染。由于硫化堿含量高及其對(duì)生物界的毒性作用，硫化鈉脫毛過(guò)程產(chǎn)生的殘液及揮發(fā)進(jìn)入空氣的硫化氫給人與設(shè)備造成傷害與腐蝕。

動(dòng)物毛是最重要的角蛋白來(lái)源，大量的動(dòng)物毛利用無(wú)法用于紡織，但又是制造蛋白飼料的好原料，降解毛的方法主要采用堿法、還原法，產(chǎn)物的純化比較困難，廢水排出多。與傳統(tǒng)的硫化物及石灰涂敷脫毛工藝相比，該工藝較皮質(zhì)損失少，皮革產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無(wú)污泥，少量廢水排放，廢水處理成本降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種帶毛動(dòng)物皮或毛的電降解方法，其特點(diǎn)是利用電化學(xué)技術(shù)處理動(dòng)物角蛋白，在電流作用下電解NaCl或NaSO₄，對(duì)角蛋白的雙硫鍵進(jìn)行氧化破壞，對(duì)蛋白質(zhì)肽鍵造成水解。根據(jù)電流作用的強(qiáng)度與程度，可以使毛蛋白降解為粉狀及溶液。替代用堿水解毛蛋白的技術(shù)。

本發(fā)明的目的由以下措施實(shí)現(xiàn)。

帶毛動(dòng)物皮或毛的電降解方法包括以下步驟：

以固體導(dǎo)電物為陰陽(yáng)兩極的電解池，在溫度30～50℃的100～500份水中，加入濃度為2～5g/L的NaCl或Na₂SO₄作為支持電解質(zhì)，再加入電解質(zhì)溶液10wt％的帶毛動(dòng)物皮或毛放入電解池內(nèi)，使帶毛動(dòng)物皮或毛全部被浸入電解質(zhì)溶液，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源電壓使電解過(guò)程中的電場(chǎng)電壓為4～12V，電流維持在80～200mA，攪拌下降解60～120min，當(dāng)帶毛動(dòng)物皮或毛被降解后用離心機(jī)分離，分別收集降解的毛溶液與動(dòng)物皮或降解的毛溶液。

電解池為木質(zhì)滑槽或環(huán)氧樹脂包層滑槽，滑槽中陰陽(yáng)兩極的固體導(dǎo)電物為不同材料制造，其中陽(yáng)極用石墨、鐵材料制造；陰極用石墨、鐵、鋁、鈦材料制造；電極被固定在滑槽的兩端，分別與直流電源連接。

滑槽整體表面為絕緣的玻璃鋼、塑料、木質(zhì)或環(huán)氧樹脂涂層材料制造。

被電降解的帶毛動(dòng)物皮為豬皮、羊皮、牛皮；毛為動(dòng)物羽毛。

帶毛動(dòng)物皮或毛的電降解方法制備得到的動(dòng)物皮或毛降解溶液。

動(dòng)物皮用于制革，毛降解溶液用于制造蛋白粉。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：