[發明專利]一種改性頭發角蛋白吸附劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201610085448.7
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN107081134A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 方芳;孫良玉;薛朝霞;操家順;馮騫;李超;秦敏敏;喬莉莉;陳慧;吳園園;何敏
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于改性吸附劑材料制備領域，具體涉及一種改性頭發角蛋白吸附劑的制備方法。

背景技術

近年來，隨著工業化和城鎮化的飛速發展，各種生活污水、工業廢水的排放量日漸增加，所伴隨的水環境污染問題日益嚴峻。其中，染料廢水占工業廢水比重大，具有色度深、可生化性差、毒性大、污染程度高等特點。常見處理方法如活性炭吸附、生物降解、化學氧化等存在價格高、效率低及易形成有毒副產物的弊端。利用來源豐富、價格低廉的生物質材料作為吸附劑處理印染廢水具有治理費用低廉、易于設計運行、對有毒污染物不敏感和不產生二次污染物的優點，目前引起了人們的廣泛關注。

天然角蛋白的存在范圍很廣，應用價值很高。從畜毛、人發、動物蹄殼中提取角蛋白不但可以回收角蛋白，而且可以減少角蛋白對環境的污染，在取得經濟效益的同時也取得生態效益和環境效益。人類對角蛋白在吸附領域的作用對象主要是污染廣泛、危害大且常規方法難以去除的油類、重金屬和有害染料。

在溢油事故的海面經常漂浮著被油污覆蓋的鳥類，羽毛周圍呈現一灘油污，美國以雞毛填充的吸油袋“海凈”就誕生于對此現象的研究，專利CN96242403.X將羽毛放入無紡布袋中制備出吸油包。Pen L在文章Influence of typical poultry feather structure and surface lipoid on wettability中指出雞毛接觸角為132°，具有親油疏水性，絨毛比表面積大且絨毛間的空隙能產生毛吸作用，適于靜水面浮油的去除，用雞毛做成的“雞毛柵”比纖維氈吸附材料在同等吸附量下價格便宜五分之一，韓慶利在“雞毛用作油煙凈化過濾材料的實驗研究”一文中將雞毛制成“雞毛板”通過攔截和吸附作用能夠去除油煙中80％的污染物，尤其對0.3μm以下的顆粒物去除效率十分可觀。

角蛋白表面含有大量的氨基酸殘基(-NH₂、-COOH)和二硫鍵硫鍵(-S-S-)這些都是常見的吸附位點。早在1983年，T.C.TAN等利用酸性試劑如HCI、H₂SO₄，堿性試劑如NaOH以及還原性試劑Na₂S與NaOH的混合溶液對人發角蛋白進行預處理，并考察對Hg²⁺、Ag⁺、Pb²⁺等重金屬離子的吸附效果，相比于未改性人發纖維，吸附量均 有明顯的提升，使人發角蛋白纖維作為工業廢水吸附劑成為了可能。但文中并沒有對吸附機理的進一步解釋。

Aman Ullah等在NaOH強堿環境中，150℃時使羽毛溶解，選用四種摻雜劑聚乙二醇縮水甘油醚PEG、聚異丙基丙烯酰胺PNIPAM、丙烯醇AA、環己基三硅醇倍半硅氧烷POSS與溶解態羽毛角蛋白中羧基、巰基、氨基、羥基反應，得到新型復合角蛋白材料，AA摻雜與POSS摻雜角蛋白對As³⁺的吸附量分別為11.5×10^-2、11.0×10^-2mg/g。該方法提高了溶解態角蛋白官能團反應效率，但溶解條件苛刻，吸附率不高。

角蛋白對染料也有一定的吸附效果,Vinod K.Gupta等用雙氧水(30％w/v)浸泡雞毛24h后對陰離子染料赤蘚紅和陽離子染料孔雀石綠均有吸附效果，但吸附量較小只達到15.75mg/g和26.11mg/g。M.Radetic等人以回用羊毛非織造材料作為酸性染料的吸附劑探討了未處理、等離子體處理、殼聚糖處理以及等離子與殼聚糖聯合處理的非織造羊毛材料分別對酸性紅AR27、酸性紅AR 88和酸性藍AB113的染料吸附性能。研究發現，回用羊毛材料能有效吸附印染廢水中的酸性染料，尤其是經殼聚糖處理的回用羊毛和經等離子體與殼聚糖聯合處理的回用羊毛非織造材料可大大提高對染液中酸性染料的吸附能力。但經低溫等離子體處理或經等離子與殼聚糖聯合處理的非織造回用羊毛材料對酸性藍AB113的吸附作用不明顯，有待于進一步深入研究。

專利或是論文中使用頭發作為吸附劑材料用于染料去除方面仍鮮有發現，只有朱仙弟在“頭發對水中陽離子染料的吸附特性”一文發現頭發對陽離子染料亞甲基藍和堿性品紅的吸附效果明顯優于對陰離子染料剛果紅和曙紅Y的吸附效果，但發現用未改性頭發作為吸附劑吸附處理染料廢水的效果并不好，吸附量僅為1～2mg/g。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種改性頭發角蛋白吸附劑，以解決現有技術存在的吸附效果不佳的問題。

本發明還要解決的技術問題是提供上述改性頭發角蛋白吸附劑的制備方法。