CN108854970B - 一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法 - Google Patents
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108854970B CN108854970B CN201810688891.2A CN201810688891A CN108854970B CN 108854970 B CN108854970 B CN 108854970B CN 201810688891 A CN201810688891 A CN 201810688891A CN 108854970 B CN108854970 B CN 108854970B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- collagen peptide
- hydrothermal carbon
- hours
- reaction
- microsphere adsorbent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Treatment And Processing Of Natural Fur Or Leather (AREA)
Abstract
本发明公开了一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括：(1)胶原蛋白肽粉末的制备；(2)羧基化水热炭微球的制备；(3)将1～10份羧基化水热炭微球分散于20～50份超纯水中，超声1～3小时，搅拌，加入1～10份1‑乙基‑(3‑二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N‑羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应30～90分钟，再加入1～50份胶原蛋白肽粉末，冰浴反应30～90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂，本发明的胶原蛋白肽接枝水热炭材料对重金属离子具有高吸附容量和选择性，可运用于含重金属离子废水的处理；本发明制备方法操作简单，效率高，制备工艺简单，实用性强，成本低，制得的吸附剂是一种环境友好材料。
Description
技术领域
本发明属于生物质资源利用和生物质吸附材料技术领域，具体涉及一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法。
背景技术
重金属废水主要来源于采矿、选矿、冶炼、电镀、化工、机械等行业。这些含重金属废水具有化学毒性和放射性毒性，对人体健康和生态环境造成了严重危害。与化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法等传统重金属废水处理技术相比，生物质吸附法具有成本低、吸附容量大、可再生等优点，被广泛应用于废水中重金属离子的分离富集，而如何开发出一种具有优异吸附效果的新型吸附剂是当今亟待研究和解决的热点和重点问题。
制革业所产生的固体废弃物主要来源于制革过程中排出的固体废渣和削减下来的边角料。这些皮革废弃物的长期堆积不仅造成了严重的环境污染和资源浪费，而且严重威胁人类健康，尤其是含铬废弃皮革中的铬具有强毒性，因此限制了其在食品、医疗等行业的回收利用和应用发展。
胶原蛋白肽是皮革完全水解后的产物，分子量较低，易溶于水，具有良好的生物相容性，因其显著的生理活性广泛应用于功能性食品、保健食品、化妆品和药品。胶原分子中含有大量氨基、羧基、羟基等活性官能团，可吸附多种重金属离子和有机物。但由于其水溶性，反而限制了胶原蛋白肽在吸附领域的应用。
水热炭微球作为一种新型炭基材料，不仅具有耐高温、抗辐射、耐酸碱等优点，而且碳源来源丰富、反应条件温和、不需要添加任何有机试剂和催化剂，是一种完全绿色的材料，但水热炭微球表面的功能化基团十分有限，极大地限制了其在重金属离子吸附分离的应用。因此需要通过化学改性的方法，增加表面功能基团含量，以提高其对重金属离子的吸附容量和吸附选择性。
本发明中以废弃皮革原料，经过水解得到的胶原蛋白肽，胶原蛋白肽接枝水热炭微球制备得到新型吸附剂材料，不仅解决了资源合理利用和环境污染问题，而且克服了水热炭材料在吸附方面的应用瓶颈，为开发和研究生物质材料提供了新途径，符合可持续发展要求，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，按重量份，将粒状皮革1～10份浸泡于50～100份超纯水中，加入0.5～2份的碱，在45～85℃下搅拌反应1～24h，过滤，用酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的5～20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于一定温度下反应一定时间，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中焙烧碳化，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1～10份羧基化水热炭微球分散于20～50份超纯水中，超声1～3小时，搅拌，加入1～10份1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应30～90分钟，再加入1～50份胶原蛋白肽粉末，冰浴反应30～90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂。
优选的是，所述废弃皮革为猪皮、牛皮、羊皮皮革加工边角废料中一种或两种以上任意组合。
优选的是，所述碱为氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾中一种或者两种以上任意组合。
优选的是，所述步骤一中，调节pH所用的酸为硝酸、盐酸、硫酸中一种或者两种以上任意组合。
优选的是，所述步骤二中，反应釜为具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，反应温度为100～200℃，反应时间为8～24小时，葡萄糖溶液体积占反应釜体积的60～80％。
优选的是，所述步骤二中，水热炭微球在空气气氛中焙烧碳化的温度为200～500℃，时间为1～5小时，升温速率为0.1～10℃/min。
优选的是，所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为1:0.1～1。
优选的是，所述步骤三得到的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂进行如下处理：在大气压条件下，在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压，按照5～15L/h的气流量通入流动气体，使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体，并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流，将胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂送入大气压低温等离子体装置中，使胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂处于大气压低温等离子体的喷射出口处15～50mm，使等离子体射流喷射于胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂上，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5～15mm/s，处理60～120min后，得到处理后的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为35～100kV的交流电压，频率为100～300kHz；所述气体为空气、稀有气体/氧气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
优选的是，所述步骤三的过程替换为：将1～10份羧基化水热炭微球分散于20～50份超纯水中，超声1～3小时，然后加入超临界反应装置中，并加入加入1～10份1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物，在体系密封后通入二氧化碳至30～40MPa、温度30～60℃的条件下搅拌反应15～45min，卸压，加入1～50份胶原蛋白肽粉末，再次注入二氧化碳至压力为40～60MPa、温度30～60℃的条件下搅拌15～45min，卸压，然后室温下搅拌12小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂。
优选的是，所述步骤二中焙烧碳化的过程为：将干燥后的物质加入旋转焙烧炉中，以1～5℃/min的速度加热升温至100～150℃，保温10～20min，然后以0.5～2.5℃/min的速度加热升温至200～300℃，保温30～60min，然后以0.5～1.5℃/min的速度加热升温至400～500℃，保温1～2h，得到碳微球吸附剂；所述旋转焙烧炉的旋转速度为10～15r/min。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明的胶原蛋白肽接枝水热炭材料对重金属离子具有高吸附容量和选择性，可运用于含重金属离子废水的处理；
(2)本发明中对废弃皮革的利用不仅解决了严重的环境污染和资源浪费问题，更为废弃皮革的资源化利用提供了新思路；
(3)本发明中对水热炭微球的化学改性提高了水热炭微球表面的官能团含量，改善了水热炭材料对重金属离子的吸附性能；
(4)本发明提供的一种胶原蛋白肽接枝水热炭材料具有廉价的成本，良好的耐高温、抗辐射、耐酸碱性能，可多次重复使用，因而可以广泛应用于含重金属离子废水的处理；
(5)本发明制备方法操作简单，效率高，制备工艺简单，实用性强，成本低，所制得的吸附剂是一种环境友好材料。因此，具有良好的经济效益和推广应用前景。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明实施例2制备的吸附剂的扫描电镜图；
图2为本发明实施例2制备的吸附剂的另一位置的扫描电镜图；
图3为本发明实施例2制备的吸附剂在铀酰离子溶液不同pH条件下吸附铀酰离子的吸附效率(去除率)曲线图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革5g浸泡于50mL超纯水中，加入1g CaO，在75℃下搅拌反应12h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入1g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
实施例2：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革10g浸泡于100mL超纯水中，加入2g CaO，在75℃下搅拌反应16h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入1g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
实施例3：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革10g浸泡于100mL超纯水中，加入1g CaO，在65℃下搅拌反应16h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于160℃下反应18h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至400℃焙烧碳化3h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入2g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为3:2。
实施例4：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革5g浸泡于100mL超纯水中，加入2g CaO，在75℃下搅拌反应12h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应18h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化3h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应60分钟，再加入0.5g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应120分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为1:1。
实施例5：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革5g浸泡于50mL超纯水中，加入0.5g CaO，在55℃下搅拌反应16h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应20h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应120分钟，再加入2g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为4:1。
实施例6:
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革5g浸泡于50mL超纯水中，加入1g CaO，在85℃下搅拌反应8h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于200℃下反应18h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应60分钟，再加入1g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应120分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
实施例7：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革10g浸泡于100mL超纯水中，加入1g CaO，在65℃下搅拌反应12h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入1g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应120分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为3:2。
实施例8：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革10g浸泡于100mL超纯水中，加入2.5g CaO，在65℃下搅拌反应12h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入2g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
实施例9：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革5g浸泡于50mL超纯水中，加入1.5g CaO，在65℃下搅拌反应16h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于200℃下反应18h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应120分钟，再加入1g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为3:2。
实施例10：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮革5g浸泡于50mL超纯水中，加入0.5g CaO，在85℃下搅拌反应12h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入1.5g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应120分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
实施例11：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮10g浸泡于100mL超纯水中，加入2.5g CaO，在65℃下搅拌反应16h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入2g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
实施例12：
一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，将粒状皮10g浸泡于100mL超纯水中，加入0.5g氢氧化钠，在65℃下搅拌反应16h，过滤，用稀盐酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的15wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将5g羧基化水热炭微球分散于40mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟，再加入10g胶原蛋白肽粉末，冰浴反应90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为1:1。
实施例13：
所述步骤三得到的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂进行如下处理：在大气压条件下，在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压，按照12L/h的气流量通入流动气体，使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体，并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流，将胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂送入大气压低温等离子体装置中，使胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂处于大气压低温等离子体的喷射出口处20mm，使等离子体射流喷射于胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂上，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在10mm/s，处理120min后，得到处理后的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为85kV的交流电压，频率为250kHz；所述气体为空气和氨气的混合。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例14：
所述步骤三得到的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂进行如下处理：在大气压条件下，在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压，按照15L/h的气流量通入流动气体，使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体，并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流，将胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂送入大气压低温等离子体装置中，使胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂处于大气压低温等离子体的喷射出口处20mm，使等离子体射流喷射于胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂上，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在10mm/s，处理120min后，得到处理后的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为85kV的交流电压，频率为250kHz；所述气体为空气和氨气的混合。
其余工艺参数和过程与实施例2中的完全相同。
实施例15：
所述步骤三的过程替换为：将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，然后加入超临界反应装置中，并加入加入1g 1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物，在体系密封后通入二氧化碳至35MPa、温度40℃的条件下搅拌反应45min，卸压，加入1g胶原蛋白肽粉末，再次注入二氧化碳至压力为45MPa、温度40℃的条件下搅拌45min，卸压，然后室温下搅拌12小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例16:
所述步骤三的过程替换为：将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，然后加入超临界反应装置中，并加入加入1g 1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物，在体系密封后通入二氧化碳至35MPa、温度40℃的条件下搅拌反应45min，卸压，加入1g胶原蛋白肽粉末，再次注入二氧化碳至压力为45MPa、温度40℃的条件下搅拌45min，卸压，然后室温下搅拌12小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂。所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
其余工艺参数和过程与实施例2中的完全相同。
实施例17：
所述步骤二中焙烧碳化的过程为：将干燥后的物质加入旋转焙烧炉中，以1℃/min的速度加热升温至100℃，保温20min，然后以1℃/min的速度加热升温至200℃，保温60min，然后以1.5℃/min的速度加热升温至300℃，保温2h，得到炭微球吸附剂；所述旋转焙烧炉的旋转速度为15r/min。
其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。
实施例18：
所述步骤二中焙烧碳化的过程为：将干燥后的物质加入旋转焙烧炉中，以1℃/min的速度加热升温至100℃，保温20min，然后以1℃/min的速度加热升温至200℃，保温60min，然后以0.5℃/min的速度加热升温至300℃，保温2h，得到炭微球吸附剂；所述旋转焙烧炉的旋转速度为15r/min。
其余工艺参数和过程与实施例2中的完全相同。
实施例19：
所述步骤三的过程替换为：将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，然后加入超临界反应装置中，并加入加入1g 1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物，在体系密封后通入二氧化碳至35MPa、温度40℃的条件下搅拌反应45min，卸压，加入1g胶原蛋白肽粉末，再次注入二氧化碳至压力为45MPa、温度40℃的条件下搅拌45min，卸压，然后室温下搅拌12小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为7:3。
其余工艺参数和过程与实施例13中的完全相同。
实施例20：
所述步骤二中焙烧碳化的过程为：将干燥后的物质加入旋转焙烧炉中，以1℃/min的速度加热升温至100℃，保温20min，然后以1℃/min的速度加热升温至200℃，保温60min，然后以1.5℃/min的速度加热升温至300℃，保温2h，得到炭微球吸附剂；所述旋转焙烧炉的旋转速度为15r/min。
其余工艺参数和过程与实施例19中的完全相同。
取上述实施例2制备的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂0.01g分别加入到50mL浓度为20mg/L的铀酰溶液中，分别调节溶液的pH值为2,3,4,5,6,7，置于摇床振荡24h，转速为140rpm，吸附温度为25℃，用紫外分光光度计测得吸附前后溶液中铀酰离子浓度，并计算吸附量，结果如图3所示，说明在pH为6的情况下，吸附效果最优，最大吸附量可达95.5mg/g。
取上述实施例1～20中制备的吸附材料0.01g加入到50mL浓度为20mg/L的铀酰溶液中，调节pH值至6，置于恒温震荡箱中震荡吸附反应24h，转速为140rpm，吸附反应温度为25℃；用紫外分光光度计测得吸附前后溶液中铀酰离子的浓度；并计算去除率和吸附量，结果如表1所示，
表1
为了说明本发明的效果，提供对比实验：
对比例1：
一种水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
将适量的20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于180℃下反应24h，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃焙烧碳化5h，得到羧基化水热炭微球；将1g羧基化水热炭微球分散于20mL超纯水中，超声3小时，搅拌，加入1g 1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应90分钟；得到水热炭微球吸附剂；
对比例2：
一种胶原蛋白肽吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，按重量份，将粒状皮革1～10份浸泡于50～100份超纯水中，加入0.5～2份的碱，在45～85℃下搅拌反应1～24h，过滤，用酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；将其作为吸附剂；
取上述对比例1～2中制备的吸附材料0.01g加入到50mL浓度为20mg/L的铀酰溶液中，调节pH值至6，置于恒温震荡箱中震荡吸附反应24h，转速为140rpm，吸附反应温度为25℃；用紫外分光光度计测得吸附前后溶液中铀酰离子的浓度；并计算去除率和吸附量；采用对比例1中的水热炭微球作为吸附剂，其去除率仅为55％，吸附量58mg/g；采用对比例2中的胶原蛋白肽粉末作为吸附剂，其去除率仅为62％，吸附量67mg/g。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (3)
1.一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，按重量份，将粒状皮革1～10份浸泡于50～100份超纯水中，加入0.5～2份的碱，在45～85℃下搅拌反应1～24h，过滤，用酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；
步骤二、将适量的5～20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于一定温度下反应一定时间，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中焙烧碳化，得到羧基化水热炭微球；
步骤三、将1～10份羧基化水热炭微球分散于20～50份超纯水中，超声1～3小时，然后加入超临界反应装置中，并加入1～10份1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物，在体系密封后通入二氧化碳至30～40MPa、温度30～60℃的条件下搅拌反应15～45min，卸压，加入1～50份胶原蛋白肽粉末，再次注入二氧化碳至压力为40～60MPa、温度30～60℃的条件下搅拌15～45min，卸压，然后室温下搅拌12小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；
所述废弃皮革为猪皮、牛皮、羊皮皮革加工边角废料中一种或两种以上任意组合；
所述碱为氧化钙、氧化镁、氢氧化钾中一种或者两种以上任意组合；
调节pH所用的酸为硝酸、盐酸、硫酸中一种或者两种以上任意组合；
所述步骤二中，反应釜为具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，反应温度为100～200℃，反应时间为8～24小时，葡萄糖溶液体积占反应釜体积的60～80％；
所述步骤二中，水热炭微球在空气气氛中焙烧碳化的温度为200～500℃，时间为1～5小时，升温速率为0.1～10℃/min；
所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC与N-羟基琥珀酸亚胺NHS的重量比为1:0.1～1。
2.如权利要求1所述的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三得到的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂进行如下处理：在大气压条件下，在大气压低温等离子体装置的高压电极和接地电极上施加工作电压，按照5～15L/h的气流量通入流动气体，使进入大气压低温等离子体装置的流动气体经放电产生等离子体，并从大气压低温等离子体装置的喷射出口喷出形成等离子体射流，将胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂送入大气压低温等离子体装置中，使胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂处于大气压低温等离子体的喷射出口处15～50mm，使等离子体射流喷射于胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂上，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5～15mm/s，处理60～120min后，得到处理后的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为35～100kV的交流电压，频率为100～300kHz；所述气体为空气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
3.如权利要求1所述的胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中焙烧碳化的过程为：将干燥后的物质加入旋转焙烧炉中，以1～5℃/min的速度加热升温至100～150℃，保温10～20min，然后以0.5～2.5℃/min的速度加热升温至200～300℃，保温30～60min，然后以0.5～1.5℃/min的速度加热升温至400～500℃，保温1～2h，得到碳微球吸附剂；所述旋转焙烧炉的旋转速度为10～15r/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810688891.2A CN108854970B (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810688891.2A CN108854970B (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108854970A CN108854970A (zh) | 2018-11-23 |
| CN108854970B true CN108854970B (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=64296539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810688891.2A Active CN108854970B (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108854970B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110265637B (zh) * | 2019-05-18 | 2022-07-12 | 福建师范大学福清分校 | 一种优异性能的硒化钨-胶原蛋白衍生多孔碳复合物钠离子电池负极材料的合成方法和应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014031702A1 (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | University Of Maryland | Polymers grafted with organic phosphorous compounds for extracting uranium from solutions |
| CN104475023A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-01 | 西南科技大学 | 一种改性魔芋葡甘聚糖碳微球重金属吸附材料的制备方法 |
| CN104492391A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-08 | 西南科技大学 | 一种壳聚糖修饰的白蛋白纳米球重金属吸附材料的制备方法 |
| CN104707575A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-06-17 | 西南科技大学 | 一种磁性核壳海藻酸盐微球吸附剂的制备方法 |
| CN106512956A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 辽宁石油化工大学 | 一种磁性石墨烯胶原复合吸附材料及其制备方法 |
| CN107138137A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-08 | 四川大学 | 一种抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附剂及其制备方法 |
| CN108329634A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 胶原蛋白/碳纳米管/聚丙烯酰胺复合水凝胶及其制备方法 |
-
2018
- 2018-06-28 CN CN201810688891.2A patent/CN108854970B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014031702A1 (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | University Of Maryland | Polymers grafted with organic phosphorous compounds for extracting uranium from solutions |
| CN104475023A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-01 | 西南科技大学 | 一种改性魔芋葡甘聚糖碳微球重金属吸附材料的制备方法 |
| CN104492391A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-08 | 西南科技大学 | 一种壳聚糖修饰的白蛋白纳米球重金属吸附材料的制备方法 |
| CN104707575A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-06-17 | 西南科技大学 | 一种磁性核壳海藻酸盐微球吸附剂的制备方法 |
| CN106512956A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 辽宁石油化工大学 | 一种磁性石墨烯胶原复合吸附材料及其制备方法 |
| CN108329634A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-27 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 胶原蛋白/碳纳米管/聚丙烯酰胺复合水凝胶及其制备方法 |
| CN107138137A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-08 | 四川大学 | 一种抗菌性偕胺肟基海水提铀吸附剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "5-氮胞嘧啶接枝水热炭的合成及对铀（VI）的吸附性能研究";宋强等;《第十一届全国核化学与放射化学学术讨论会》;20121022;185 * |
| "以葡萄糖为原料制备碳材料及其对铀吸附性能研究";蔡华明;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20171115(第11期);13-18 * |
| "皮胶原基吸附剂对高盐度体系铀的选择性吸附基础研究";颜廷松;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20171115(第11期);12-32 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108854970A (zh) | 2018-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3885039A1 (en) | Graphite-like carbon nitride doped modified microsphere catalyst, and preparation method therefor and application thereof | |
| CN109292883B (zh) | 一种石墨化生物炭及其降解水体中有机污染物的方法 | |
| CN108339526B (zh) | 用于四环素类抗生素吸附的改性海藻酸钠吸附材料及其制备方法 | |
| CN107051144A (zh) | 一种含氰有机废气的处理方法及系统 | |
| CN112588261B (zh) | 一种炭-铝复合材料制备方法 | |
| CN105198030B (zh) | 一种利用大蒜废弃物脱除水中氯离子的方法 | |
| CN113248095B (zh) | 一种铁盐污泥处理工艺及处理系统 | |
| CN108854970B (zh) | 一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法 | |
| CN108339849B (zh) | 土壤修复剂以及用于修复有机污染或汞污染土壤的方法 | |
| CN108993510A (zh) | 一种活化过硫酸盐轮胎碳催化剂及制备与应用 | |
| CN103933937A (zh) | 氧化石墨烯复合物与氧化镍负载石墨烯复合物的制备方法与应用 | |
| CN101816928A (zh) | 用废弃焦粉制备焦粉基碳吸附材料的方法 | |
| CN102872818A (zh) | 一种去除天然水体中锌离子的复合吸附材料及其制备方法 | |
| CN114367278B (zh) | 一种制备生物炭复合催化材料的方法及应用 | |
| CN108251643B (zh) | 一种氧化法脱除硫酸锌溶液中微量硒和碲的方法 | |
| CN107138138B (zh) | 改性海绵皮革吸附重金属材料的制备方法 | |
| CN116196895A (zh) | 一种生物炭-铁基复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN206823509U (zh) | 一种含氰有机废气的处理系统 | |
| CN105293489A (zh) | 一种超声波喷雾再生废弃味精用活性炭的方法 | |
| CN113171753B (zh) | 海藻酸钠-磷酸锆复合珠的制备及在核废液中的吸附应用 | |
| CN115196745A (zh) | 一种高效除磷人工湿地改性填料的制备方法 | |
| CN110090386B (zh) | 一种低温催化氧化氰化钠的方法 | |
| CN108715448A (zh) | 一种生物炭银复合材料及其制备方法 | |
| CN110860275B (zh) | 一种厨余废物的有效利用方法 | |
| CN209829858U (zh) | 含汞土壤修复系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |