CN106758263B - 一种生物法制备易去污棉制品的方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物法易去污棉制品的制备方法，属于纺织生物技术领域。旨在利用漆酶对棉织物的氧化反应，先制备醛基化棉织物，后利用缩醛酶催化棉织物上的醛基与脂肪酶中的羟基发生羟醛缩合反应，将脂肪酶在棉织物上固定化，利用脂肪酶水解作用，赋予棉织物易去污的功能性质。本发明操作条件温和，不存在传统的化学法改性造成的化学试剂残留问题和对环境的污染问题，制备得到的易去污产品具有更广泛的应用领域。

Description

一种生物法制备易去污棉制品的方法
技术领域
本发明涉及一种生物法易去污棉制品的制备方法，是一种利用漆酶对棉织物醛基化改性，后利用缩醛酶对脂肪酶在棉织物上固定化，基于脂肪酶水解作用，赋予纺织品易去污性能的方法，属于纺织生物技术领域。
背景技术
目前，纺织材料的易去污整理主要集中在以易去污整理剂改变织物表面性质改变,从而达到油不易在织物上润湿,不易沾污和沾污物质更容易去除的目的。其中,效果最好的是含氟整理剂。如3M公司推出的Scotchguard FC-218,huntsman公司推出的Capstone易去污整理剂OLEOPHOBOL等。2001年前后,美国环境保护局(EPA)提供的数据指出,全氟辛基磺酰化合物在环境中具有高持久性,在环境中聚集和人体与动物组织中积累,对人体健康和环境产生潜在的危险。基于环境管理和人体健康，当时美国3M公司的Scotchguard FC系列曾停产。目前的含氟防水、拒油、易去污整理剂的生产工艺由于是采用全氟辛烷(C8)基，因此在使用上受到了一定的限制。
利用生物技术对纺织材料进行功能化改性具有高效、专一、作用条件温和及环境友好的优点，日益成为材料学科领域研究的热点。脂肪酶是水解油脂的酶类，脂肪酶的水解底物一般是天然油脂，其水解部位是油脂中的脂肪酸和甘油相连的酯键；脂肪酶的另一个重要特点是其催化的反应体系为异相系统，即在油-水界面上作用。在实际应用过程中，脂肪酶稳定性较差，在温度、pH和无机离子等外界条件影响下，容易变性失活；酶与底物反应结束后，即使酶仍有较高的活力，也难以回收利用。如将脂肪酶固定于棉织物，即可赋予该材料一定的去除油污能力，同时也可提高脂肪酶在实际应用过程中的稳定性，这为采用生物技术对纺织材料进行功能化整理提供一个新的研究思路，具有深远的潜在应用价值和现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环境友好、生态安全的生物酶法易去污纺织材料的制备方法。以本方法制备的纺织材料不含对环境和人体有害物质，具有良好的去油污性能。为解决上述技术问题，本发明利用脂肪酶对油污的水解作用，通过漆酶对棉织物进行醛基化改性得到活性棉织物，再利用缩醛酶催化棉织物上的醛基与脂肪酶中的伯羟基发生羟醛缩合反应，将脂肪酶接枝到棉织物表面，赋予棉织物良好的去油污性能。
本发明的技术方案：
本发明的技术方案经两步进行：
(1)纺织材料的酶促氧化预处理：以漆酶对纺织材料进行氧化处理，得到醛基化氧化棉织物。
处理工艺处方及条件：称取一定经前处理后的棉织物，与0.8-1.2mg/mL漆酶和1-1.4mg/mLTEMPO同时放入40mL的冰乙酸—醋酸钠缓冲溶液中(pH4.5)，在40℃条件下反应8-15h，取出后用0.01mol/L的盐酸振荡洗涤10min，再经水洗后烘干得到醛基化氧化棉织物。
(2)醛基化氧化棉织物对脂肪酶的交联固定化：将醛基化棉织物浸入含有缩醛酶的脂肪酶溶液中进行交联固定化处理。
处理工艺处方及条件：缩醛酶用量为2-5U，脂肪酶浓度100U-200U/g织物，反应时间10-12h，pH 4.0-5.0(冰乙酸-醋酸钠缓冲溶液)，浴比为1:20，反应温度25℃.所得固定化脂肪酶活力为35-50U/g棉纤维。经脂肪酶固定化了的棉织物对油污具有良好的去污效果。
本发明利用酶法对棉织物进行脂肪酶固定化，基于脂肪酶对油污的水解作用使棉织物获得良好的去油污效果，克服了传统化学法棉织物去污整理中化学试剂使用导致的毒副作用和环境污染的缺点，以一种生物法制备易去污棉制品。该方法条件温和、环保且容易控制，具有很强的实用性。
本发明的有益效果
本发明述及的一种生物法制备易去污棉制品的方法，区别于既有的利用化学整理剂改性棉织物获得易去污功能性质的方法，而是采用了利用漆酶的氧化作用将棉织物醛基化改性，再利用缩醛酶催化的羟醛缩合反应将对油污有水解能力的脂肪酶固定到棉织物上，赋予棉织物良好的去油污作用。与传统方法相比，制备过程均采用酶法加工，条件温和、无毒、易控制，扩大了该去污面材料的应用领域。
具体实施方式
利用电导率法可以表征漆酶对棉织物的醛基化改性的程度，通过测定脂肪酶酶活和棉织物对油污的去除效果可以考察脂肪酶在棉织物上的固定化以及棉织物的去污能力。
实施例1漆酶对棉织物的醛基化改性
称取一定经前处理后的棉织物，与0.8-1.2mg/mL漆酶和1-1.4mg/mLTEMPO同时放入40mL的冰乙酸—醋酸钠缓冲溶液中(pH4.5)，在40℃条件下反应8-15h，取出后用0.01mol/L的盐酸振荡洗涤10min，再经水洗后烘干得到醛基化氧化棉织物(本发明中任何来源的漆酶都能实现相同的效果，不同来源的漆酶对棉纤维都有催化作用)。称取0.18g左右的绝干棉纤维剪碎，均匀分散在60mL去离子水中，加入过量(0.2mL)的2％盐酸羟胺，充分反应。反应结束后，在溶液中插入数字电导率仪电极，用0.01M NaOH标准溶液滴定，计算棉织物中醛基含量。结果表明在给定的反应条件下，棉织物生成的醛基含量最多可达到0.3mmol/g织物。
实施例2酶法固定化脂肪酶制备易去污棉织物
称取醛基化棉织物浸于含缩醛酶用量为2-5U，脂肪酶浓度100U-200U/g织物的冰乙酸-醋酸钠缓冲液(pH 4.0-5.0)中，反应时间10-12h，，浴比为1:20，反应温度25℃，得到固定化脂肪酶活力为35-50U/g棉织物。将固定化脂肪酶的棉织物和未固定化脂肪酶的棉织物分别滴加相同量的橄榄油和食用辣椒油，晾干，在水中于50℃处理15min，固定化脂肪酶的棉织物上的油渍完全被洗去，而未固定脂肪酶的棉织物上的油渍仍存在，因此，经脂肪酶固定化了的棉织物对油污具有良好的去污效果。

Claims (2)

1.一种利用生物法制备易去污棉制品的方法，其特点在于，以棉制品为处理对象，利用漆酶的氧化作用将棉织物醛基化改性，再利用缩醛酶催化醛基和羟基发生羟醛缩合反应的特点，将脂肪酶固定到棉织物上，即可获得具有良好去油污功能的棉织物，具体步骤为：
(1)经前处理后的棉织物，与0.8～1.2mg/mL漆酶和1～1.4mg/mL四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)同时放入40mL、pH4.5的缓冲溶液中，在40℃条件下反应8～15h，取出后用0.01mol/L的盐酸振荡洗涤10min，再经水洗后烘干得到醛基化氧化棉织物；
(2)称取醛基化棉织物浸于含缩醛酶用量为2～5U/g 织物，脂肪酶浓度100U～200U/g织物的pH 4.0～5.0缓冲液中，反应时间10～12h，浴比为1:20，反应温度25℃，得到固定化脂肪酶的棉织物，具有良好的去油污功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棉织物为任何结构的棉针织、机制或无纺布；所使用的漆酶、缩醛酶及脂肪酶为任何动物、植物或微生物来源的酶制剂。
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