羽毛殘渣制備角蛋白海綿膜及其在環(huán)境治理中的應(yīng)用.pdf

1、羽毛是一種廢棄物，也是一種可再生資源，利用還原法提取羽毛中的可溶蛋白是研究的一大熱點，然而目前國內(nèi)外對還原法產(chǎn)生的不可溶殘渣的進一步研究卻少有報道。本文以羽毛還原法產(chǎn)生的殘渣制備出角蛋白海綿膜，對其進行了表征，并研究了該膜對大氣中氣溶膠和水中Cr(Ⅵ)的去除率。
　　 在角蛋白海綿膜的制備過程中，我們選擇了羽毛還原法的殘渣為原料，而非以往多數(shù)研究所關(guān)注的可溶蛋白。本方法使殘渣得到了有效利用，提高了還原法對羽毛的再利用率，而且制備

2、方法簡單易行，所得角蛋白海綿膜具有良好的柔韌性和平整性。在還原反應(yīng)中，我們研究了對產(chǎn)物成分有較大影響的十二烷基硫酸鈉(SDS)對產(chǎn)物得率的影響，結(jié)果表明SDS與羽毛的質(zhì)量比為0.5時最佳，此時可溶蛋白得率為5.8％，殘渣得率為65.2％。在制膜過程中，我們考察了不同甘油含量時膜的機械性能、微觀結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明當(dāng)甘油含量為5％時，膜的完整性、柔韌性和熱穩(wěn)定性最佳，該膜的熔點約為170℃，表觀密度為0.52g/m3。將原始羽毛、還原

3、法殘渣和角蛋白海綿膜進行紅外分析，結(jié)果表明，經(jīng)過還原反應(yīng)和膜的制備，產(chǎn)物中所含化學(xué)官能團越來越豐富，尤其是酰胺Ⅰ帶基團和羥基，由氨基的大量增加推測在產(chǎn)物中占質(zhì)量優(yōu)勢的尿素對產(chǎn)物的形成起到了重要作用，由羥基的增加及吸水率的測定發(fā)現(xiàn)該角蛋白海綿膜與羽毛相比由憎水性轉(zhuǎn)為親水性，質(zhì)量吸水率為420％。通過元素分析發(fā)現(xiàn)，角蛋白海綿膜與原始羽毛相比，C和N元素含量有顯著增加，以此進一步證實還原反應(yīng)中占質(zhì)量優(yōu)勢的尿素在產(chǎn)物的形成上起到了重要作用的假設(shè)

4、。
　　 為了探索角蛋白海綿膜在大氣污染控制中的應(yīng)用潛力，以可吸入顆粒物為目標(biāo)污染物測試了該角蛋白海綿膜對氣溶膠過濾性能并測試了膜的透氣性，結(jié)果表明，含5％甘油的膜為最佳選擇，該膜對PM10的去除率為98％、PM2.5為39.28％、PM1.0為32.97％，透氣性為368mm/s，平均孔徑為180nm左右，孔隙率為80.5％。因此，作為具備一定柔韌性且具有親膚性的蛋白材料，在口罩材料的制備中具有很大的應(yīng)用潛力。
　　

5、為了探討角蛋白海綿膜在水污染控制中的應(yīng)用，本文還研究了該膜對水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。結(jié)果表明，該角蛋白海綿膜對較高濃度的Cr(Ⅵ)去除效果更佳，在溫度60℃、Cr(Ⅵ)初始濃度100mg/L、pH為6和吸附時間90min的條件下，最大吸附量為148.8mg/g，在目前利用農(nóng)業(yè)廢棄物吸附Cr(Ⅵ)的研究中具有一定優(yōu)勢，且以膜的形式而非傳統(tǒng)的粉狀吸附劑應(yīng)用于吸附中，更有利于固液分離。由pH對去除率的影響研究結(jié)果，可推測角蛋白海綿膜的等電點

6、為pH=6。膜的吸附過程為吸熱自發(fā)過程，易于進行;對Langmuir和Freundlich兩個吸附模型均有良好的擬合關(guān)系，而對Langmuir的擬合效果更好;物理吸附和化學(xué)吸附在該過程中均起到重要作用，吸附過程符合偽二級動力學(xué)模型。吸附后角蛋白海綿膜的微觀結(jié)構(gòu)更為平滑，膜所含的化學(xué)基團大大減少;α-螺旋結(jié)構(gòu)的角蛋白在吸附后也大量消失，而β-折疊結(jié)構(gòu)的角蛋白在吸附后無明顯變化，推知α-螺旋結(jié)構(gòu)的角蛋白比β-折疊結(jié)構(gòu)的角蛋白更易被氧化。