[發明專利]一種酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811133934.7
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109225170B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 錢立偉;楊苗秀;沈鈺;王蕊;許亮;陳昊楠;劉文倩;張素風
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料，是以二醛基纖維素水溶液和酪蛋白水溶液為原料；將二醛基纖維素與酪蛋白分別溶解后按設定的比例混合，調節控制pH為酸性，攪拌后加入環氧氯丙烷，以水為凝固浴沉淀后，經沖洗和干燥，得到酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料，形態為膜、水凝膠或氣凝膠；利用酪蛋白對纖維素材料進行交聯改性，引入可以與重金屬離子在水相中產生多重相互作用的官能團，可有效提高纖維素吸附劑的吸附性能，對水中金屬離子有效吸附；該吸附劑可廣泛應用于印染廢水的處理，制備方法簡單，反應條件溫和、毒性小、反應過程較為安全、原料來源廣、且該吸附劑可降解，有利于環境可持續發展。

技術領域

本發明屬于高效吸附劑的制備和開發技術領域，涉及一種酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，由于印染、紡織、造紙行業的快速發展，環境污染日益嚴重，特別是含重金屬離子的廢水排放量逐年遞增。由于含重金屬離子廢水毒性高，易致癌、致畸，其處理已成為迫切需要解決的問題?；谛矢摺⒊杀镜秃鸵子诓僮鞯葍烖c，吸附是處理含重金屬離子廢水更實用的方法。

纖維素是世界上最豐富的生物聚合物資源，由于其獨特的內在特性，例如生物降解性、環境友好性，有望代替活性炭成為廢水處理的吸附劑。然而，纖維素的官能團單一，與重金屬離子之間的相互作用弱，導致其吸附能力較低。因此，需要對纖維素材料進行改性，引入更豐富的官能團，使其可以與重金屬離子在水相中產生多重相互作用，在一定程度上提高纖維素吸附劑的吸附性能。

基于可持續和環境友好的特性，綠色復合材料得到了越來越多的研究。酪蛋白是哺乳動物包括母牛、羊和人奶中的主要蛋白質，是乳中含量最高的蛋白質。能高效促進生物體對常量元素(Ca、Mg)與微量元素(Fe、Zn、Cu、Cr、Ni、Co、Mn、Se)的吸收，因此具有“礦物質載體”的美譽。但單一的酪蛋白用作吸附材料，存在著力學性能和抗水性差等缺點，其易變性使其難以達到應用中所要求的一些參數，如熱穩定性、機械強度等，無法單獨用于重金屬離子廢水的吸附。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料及其制備方法和應用，該吸附劑可有效解決纖維素在水相中官能團單一，吸附位點少，吸附作用弱，吸附能力低，以及酪蛋白在水相中強度差、不穩定等問題。該復合材料性質穩定，其中酪蛋白豐富的官能團可以與重金屬離子產生更強的相互作用，因此，通過將酪蛋白與纖維素交聯改性可以獲得具有良好吸附效果的吸附材料。

本發明是通過以下技術方案來實現：一種酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料，以二醛基纖維素水溶液和酪蛋白水溶液為原料制備而成。

酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，制備二醛基纖維素水溶液和酪蛋白水溶液；

步驟2，將二醛基纖維素水溶液和酪蛋白水溶液按設定的比例混合，得到混合溶液，調節所述混合溶液的pH至2.5～3.5范圍內，攪拌得到酪蛋白交聯的纖維素粗產物；

步驟3，向步驟2所得酪蛋白交聯的纖維素粗產物中加入1.5mL～3mL環氧氯丙烷，攪拌均勻后靜置，以水為凝固浴沉淀后，經過沖洗并干燥后得到酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料。

步驟2中，二醛基纖維素溶液和酪蛋白溶液濃度均為4wt％。

步驟2中，二醛基纖維素溶液和酪蛋白溶液混合比例為1:0.1～1。

步驟1中，酪蛋白交聯的纖維素基吸附材料形態為膜、水凝膠或氣凝膠。

步驟1中，二醛基纖維素的制備方法具體為：將纖維素浸沒于高碘酸鈉水溶液中，于20～70℃下避光反應1～9小時，再加入乙二醇進行反應1小時，制備得到二醛基纖維素粗產物；將二醛基纖維素粗產物用水和乙醇反復洗滌，洗滌到上清液為中性為止，得到二醛基纖維素。

高碘酸鈉水溶液的濃度為6g/L～38g/L。