[發明專利]一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法

在審

• 申請號: 201410187294.3
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN103937772A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 曹張軍;雷曉輝;周美華
• 申請（專利權）人: 東華大學;中國水利水電科學研究院
• 主分類號: C12N11/02
• 分類號: C12N11/02;C02F3/34;C12R1/19;C12R1/38
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于水環境清潔領域，特別涉及一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法。

背景技術

石油及其產品在開采、煉制、貯運和使用過程中進入海洋環境會造成嚴重污染；其中溢油污染危害最大，石油泄漏被稱為海洋污染的超級殺手。全世界因油輪事故溢入海洋的石油每年約為39萬噸(王傳遠等，2009)。近年來中國每年排入大海的石油約12萬噸，中國近海海域石油的平均質量濃度已達到0.055mg/L，而且污染正日趨加劇。除營養鹽之外，石油烴已成為世界海洋(尤其是淺海)的主要污染物(Al-Majed?et?al.2012)。隨著我國經濟發展和能源戰略的確定,海運將會有一個更大的發展。同時船舶溢油污染的潛在威脅也在同步增加。上海港從1999年至2009年共發生各類船舶油類污染事故173起，油類累計泄漏量達2619.51噸，平均每年發生污染事故15.73起，每年污染物泄漏量達238.14噸(陳維，2010)。

目前處理溢油的方法有物理法、化學法和生物法(King?et?al.2014)?；瘜W法由于使用化學試劑毒性大，造成生態環境危害，難以大范圍廣泛利用。物理法主要有圍欄法、撇油器法、吸油材料法、活性炭吸附過濾法等，其中吸附劑處理是最經濟有效的方法。這些物理主要是應對大規模、大范圍的海面石油泄漏事故，通過物理措施將原油吸收、捕捉后再進行分離、回收。但對于汽、煤、柴油等輕質油及大規模處理后殘余量油，因其密度小、黏度小，在海面擴散速度快等特點，目前工藝方法難以奏效。這些油在海面形成大片油膜，阻隔了大氣和海水之間的自由交換，妨礙空氣溶解到海水中去，使水中氧減少。影響海洋植物及藻類的光合作用，對海洋生物、漁業、水產養殖業帶來嚴重危害，另一方面它易粘附到其他物體上或漂到作為療養性地的海濱，影響優美的環境，導致海洋光量下降(桂客，2011)。

以油作為生長底物的細菌清除油污作為主要的生物處理工藝，其修復過程具有安全性高、經濟性強、應用范圍廣、去除效率高和無明顯的二次污染等顯著優點(Wiszniowski?et?al.2011)。然而細菌個體小，移動性能差，單純細菌在油污自然環境下存活期短生長慢，在實踐應用上自主性差，與目標接觸慢等缺點，限制了該工藝在實際中的應用(Wang?et?al.2013)。因此開發出新的溢油清除技術，對于減輕油污污染，維護海洋水體環境尤為重要(楊偉華等，2004)。

羽毛、羊毛等紡織原料的主要成份為角蛋白(含量>90％)，每年有超過數百萬噸作為廢棄物流入環境，是自然界最大氮源廢棄物之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，該方法成本低，綠色環保，工藝過程不造成二次污染，對于資源、能源匱乏的當今世界具有十分重要的科學意義和應用價值，更加符合循環經濟的理念和建立節約型社會的戰略要求。

本發明的一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，包括：

(1)將廢棄角蛋白洗凈、干燥得到干凈物；然后將干凈物剪碎后加入到溶解液中溶解，過濾去除殘渣之后得到角蛋白溶液；

(2)將上述角蛋白溶液室溫放置交聯，過濾干燥后得到海綿樣，加入細菌培養液進行細菌固定化，即得吸油解油材料。

所述步驟(1)中的廢棄角蛋白為羽毛、羊毛或頭發。

所述步驟(1)中剪碎后的干凈物與溶解液的固液比0.1-2:10。

所述步驟(1)中的溶解液為0.5-8M尿素、0.01-0.1M偏重亞硫酸鈉和0.05-0.5M十二烷基磺酸鈉的混和液。

所述步驟(1)中的溶解為于80℃-100℃，以70-200r/min的速度震蕩溶解10-60min。

所述步驟(2)中的細菌固定化具體工藝為海綿樣(已消毒，固液比0.5-2:10)置搖床中，20-50℃，120r/min固定化6-24h，過濾得成品，0-30℃避光干燥。

本發明利用廢棄原料羽毛羊毛等再生材料吸油效果良好的特點，并結合石油烴類降解細菌清除水體輕油污染。本發明成果廢物利用，吸油解油一體化，工藝過程不造成二次污染，對于資源、能源匱乏的當今世界具有十分重要的科學意義和應用價值，更加符合循環經濟的理念和建立節約型社會的戰略要求。本發明中，角蛋白海綿比重小，作為吸油材料可浮于水面，部分浸在油水交接處，有利于細菌生長對氧的需求；角蛋白可為細菌提供生長的氮源，油污提供碳源，二者協同作用提高細菌生長效率，在此過程中角蛋白吸油材料可被降解，不會造成環境二次污染。