CN114774376A - 仿生溶岩酶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种仿生溶岩酶及其制备方法，将仿生溶岩酶植物原料进行溶解、pH调节、加入提取剂后煮沸并保温后过滤，得到第一溶液；将所述第一溶液沉淀处理后过滤，得到滤渣；然后将所述滤渣进行再溶解得到第二溶液；将所述第二溶液进行吸附除杂处理后过滤得到第三溶液；第三溶液干燥得到仿生溶岩酶粉剂。将仿生溶岩酶粉剂配置成溶液可用于矿石的溶解和有效溶出，能够有效避免传统方法的高温焙烧转换晶型阶段所带来的巨大能源损耗。此外，仿生溶岩酶对设备的腐蚀性小，不产生有害气体以及废弃物。

Description

仿生溶岩酶及其制备方法

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体涉及一种仿生溶岩酶及其制备方法。

背景技术

自然界中，动植物以及微生物能够对岩石破坏，简称生物风化作用。除了生物对岩石的机械作用破坏外，生物还对岩石产生了化学腐蚀，生物在新陈代谢以及死亡后遗体腐烂分解而产生的物质与岩石发生化学反应，促使岩石腐蚀。例如，植物和细菌在新陈代谢过程中，通过分泌有机酸、碳酸、硝酸和氢氧化铵等溶液腐蚀岩石；动、植物死后遗体腐烂可分解出有机酸和气体（CO₂、H₂S等），溶于水后可对岩石腐蚀破坏；遗体在还原环境中，可形成含钾盐、磷盐、氮的化合物和各种碳水化合物的腐殖质。腐殖质的存在可促进岩石物质的分解。

能否有效的利用生物的这种自然反应，利用天然的生物提取物来实现工业应用是值得研究的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种仿生溶岩酶及其制备方法。

本发明的一个方面提供一种仿生溶岩酶的制备方法，具体的技术方案如下：

所述制备方法包括以下步骤：

将仿生溶岩酶植物原料进行溶解、pH调节、加入提取剂后煮沸并保温后过滤，得到第一溶液；

将所述第一溶液沉淀处理后过滤，得到滤渣；然后将所述滤渣进行再溶解得到第二溶液；

将所述第二溶液进行吸附除杂处理后过滤得到第三溶液；第三溶液干燥得到仿生溶岩酶粉剂。

本发明还提出一种仿生溶岩酶溶液的制备方法，包括将所述仿生溶岩酶粉剂配置成溶液的步骤。

可选地，所述仿生溶岩酶粉剂配置成溶液，包括：

向质量份数为1的仿生溶岩酶粉剂中加入质量份数为1～10的水、质量份数为0.1～2的稳定剂、质量份数为0.1～1的pH调节剂B，搅拌均匀，得到仿生溶岩酶溶液。

可选地，所述植物原料包括以下一种或几种植物的组合：红茶、绿茶、鸡冠花、葡萄籽、鱼腥草、水稻叶、马齿苋、番石榴叶、龙胆草、青蒿、苦荞、艾叶、淡竹叶、土茯苓、余甘子、水稻根、榕树叶、地衣、丹参、儿茶、麻黄根、石榴皮、地稔根。

可选地，所述第一溶液的制备中，包括将植物原料经过粉碎研磨处理，得到的植物粉末；所述植物粉末1~5份加入20份水中，再加入pH调节剂A0.1~3份，提取剂0.1~5份。

可选地，所述提取剂包括以下一种或几种物质的组合：甲醛、乙醛、丙醛，吊白块，苯甲醛，丙酮，环己酮；和/或，

所述pH调节剂A包括以下一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺、氯化铵、乙醇胺、碳酸氢钠、碳酸钠、柠檬酸铵、硫化钠。

优选地，其中，氨水的浓度为20～30%。

可选地，所述第二溶液的制备过程中还包括添加助溶剂，其中所述助溶剂包括不限于以下一种或多种：酒石酸、酒石酸盐、柠檬酸、多聚磷酸、单宁酸、苹果酸、草酸、乳酸、葡萄糖酸、苯甲酸。

可选地，所述沉淀处理还包括添加沉淀剂，所述沉淀剂的质量份为：0.2~5份；所述沉淀剂包括以下物质或其盐的一种或多种：苯酚、对甲基苯酚、尿素、氨水、邻苯二酚、叔丁基邻苯二酚、对苯二酚、叔丁基对苯二酚、邻苯三酚、三聚氰胺、三聚氰酸。

可选地，所述吸附还包括添加吸附剂，所述吸附剂的质量份为：0.2~5份；所述吸附剂包括以下物质的一种或多种：氢氧化镁，氧化镁，氢氧化铝，氧化铝，碳酸钙，碳酸镁，硅藻土，黏土，高岭土，活性炭。

可选地，所述稳定剂包括以下一种或多种：抗坏血酸盐、花青素、胆碱、茶多酚、磷酸氢二钠、烟酸及其盐、硫代硫酸钠、抗坏血酸、维生素E、叔丁基对苯二酚、赖氨酸、谷氨酸及其盐、精氨酸、腐殖酸、亚硫酸钠、三聚磷酸钠、连二亚硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、硫氰酸铵；和/或，

所述的pH调节剂B包括以下一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、三乙胺、氯化铵、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺；

优选地，其中，氨水的浓度为20～30%。

本发明还提出一种仿生溶岩酶溶液，包括：1质量份数的仿生溶岩酶粉剂、1～10质量份数的水、0.1～2质量份数的稳定剂、0.1～1质量份数为的pH调节剂B。

其中，仿生溶岩酶粉剂是从以下一种或几种植物的组合提取的：红茶、绿茶、鸡冠花、葡萄籽、鱼腥草、水稻叶、马齿苋、番石榴叶、龙胆草、青蒿、苦荞、艾叶、淡竹叶、土茯苓、余甘子、水稻根、榕树叶、地衣、丹参、儿茶、麻黄根、石榴皮、地稔根。

可选地，所述稳定剂包括以下一种或多种：抗坏血酸盐、花青素、胆碱、茶多酚、磷酸氢二钠、烟酸及其盐、硫代硫酸钠、抗坏血酸、维生素E、叔丁基对苯二酚、赖氨酸、谷氨酸及其盐、精氨酸、腐殖酸、亚硫酸钠、三聚磷酸钠、连二亚硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、硫氰酸铵；

和/或，

所述的pH调节剂B包括以下一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、三乙胺、氯化铵、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺；

优选地，其中，氨水的浓度为20～30%。

本发明所提出的仿生溶岩酶及其制备方法，受生物腐蚀天然矿石的原理启发，利用天然的植物提取，即仿生溶岩酶，将提取的仿生溶岩酶按一定配方配制成为仿生溶岩酶溶液，该溶液能够实现矿石的溶解和有效溶出，且反应条件温和，不需要高温高压，能够有效避免了传统方法的高温焙烧转换晶型阶段所带来的巨大能源损耗。此外，仿生溶岩酶对设备的腐蚀性小，不产生有害气体以及废弃物。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的仿生溶岩酶溶液对钾长石及石英的腐蚀测试结果示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例涉及仿生溶岩酶粉剂的提取，包括将仿生溶岩酶植物原料进行溶解、pH调节、加入提取剂后煮沸并保温后过滤，得到第一溶液；再将第一溶液沉淀处理后过滤，得到滤渣；然后将所述滤渣进行再溶解得到第二溶液；第二溶液进行吸附除杂处理后过滤得到第三溶液；第三溶液干燥得到仿生溶岩酶粉剂。

具体地，包括以下步骤：

（1）将植物原料经过粉碎研磨处理，其中，植物原料例如是新鲜的植物即可能实现本发明的目的，本实施例选择以下植物的一种或几种：红茶、绿茶、鸡冠花、葡萄籽、鱼腥草、水稻叶。将得到的植物粉末按照质量份2份加入20份水中（1:0.1），再加入pH调节剂A0.1份，提取剂1份，混合均匀得到后放在密闭容器中加热煮沸，煮沸后继续小功率炖煮约24小时。本领域技术人员可知，该炖煮的目的是为了将植物粉末的成分能够充分析出，因此炖煮功率及时间可合理调整。

（2）然后将混合物过滤，滤除不溶残渣，并将残渣冲洗至少三次，将所有滤液收集在一起，滤渣弃去，然后溶液冷却至室温，得到溶液A。

（3）然后向溶液A中加入质量份1份沉淀剂，快速搅拌均匀后室温静置12小时，待溶液A沉淀后，将沉淀过滤出来，得到滤渣。

（4）过滤后得到的滤渣加水和1份助溶剂搅拌溶解后，得到第二溶液。

（5）溶液加入质量份2份吸附剂吸附杂质，静置12小时，然后过滤，取滤液，得到第三溶液。

（6）将第三溶液减压浓缩干燥得到仿生溶岩酶粉剂。

其中：pH调节剂A例如为氢氧化钠、氨水、氯化铵；优选地，氨水浓度为20~30%。

提取剂例如为包括为以下一种或几种：甲醛、乙醛、丙醛。

助溶剂例如为以下一种或多种：酒石酸（及其盐），柠檬酸，多聚磷酸。

沉淀剂例如为以下一种或多种：苯酚、对甲基苯酚、尿素、氨水。

吸附剂例如为以下一种或多种：氢氧化镁，氧化镁，氢氧化铝。

实施例2

本实施例中，将实施例1得到的仿生溶岩酶粉剂配置成仿生溶岩酶溶液。具体地，向质量份数为1的仿生溶岩酶粉剂中加入质量份数为5的水、质量份数为0.1的稳定剂、质量份数为0.1的pH调节剂B，搅拌均匀，得到仿生溶岩酶溶液。

其中，稳定剂例如为以下一种或多种：硫代硫酸钠、抗坏血酸、维生素E、叔丁基对苯二酚。

pH调节剂B为氨水，浓度为20~30%。

实施例 3

仿生溶岩酶粉剂的提取：将仿生溶岩酶植物原料进行溶解、pH调节、加入提取剂后煮沸并保温后过滤，得到第一溶液；再将第一溶液沉淀处理后过滤，得到滤渣；然后将所述滤渣进行再溶解得到第二溶液；第二溶液进行吸附除杂处理后过滤得到第三溶液；第三溶液干燥得到仿生溶岩酶粉剂。具体地包括以下步骤：

（1）将植物原料经过粉碎研磨处理，得到的植物粉末质量份5份加入20份水中（1:0.25），再加入pH调节剂A1份，提取剂2份，混合均匀得到后放在密闭容器中加热煮沸，煮沸后继续小功率、比如100W以下，炖煮约24小时。

（2）然后将混合物过滤，滤除不溶残渣，并将残渣冲洗至少三次，将所有滤液收集在一起，滤渣弃去，然后溶液冷却至室温，得到第一溶液。

（3）然后向第一溶液中加入质量份2份沉淀剂，快速搅拌均匀后室温静置24小时，待第一溶液沉淀后，将沉淀过滤出来，得到滤渣。

（4）过滤后得到的滤渣加水和助溶剂搅拌溶解后，得到第二溶液。

（5）第二溶液加入质量份3份吸附剂吸附杂质，静置24小时，然后过滤，取滤液，得到第三溶液。

（6）将第三溶液减压浓缩干燥得到仿生溶岩酶粉剂。

其中，植物原料为以下一种或几种及其制品或提取物：马齿苋、番石榴叶、龙胆草、青蒿、苦荞、艾叶、淡竹叶、土茯苓。

pH调节剂A为以下一种或多种：氢氧化钠、氨水、氯化铵、碳酸氢钠、碳酸钠、硫化钠。氨水浓度例如为20~30%。

所述提取剂包括为以下一种或几种：吊白块，苯甲醛，丙酮，环己酮。

所述助溶剂为以下一种或多种：多聚磷酸，单宁酸，苹果酸，草酸，乳酸，葡萄糖酸，苯甲酸。

所述沉淀剂为以下一种或多种：叔丁基邻苯二酚、对苯二酚、叔丁基对苯二酚、邻苯三酚、三聚氰胺。

实施例4

仿生溶岩酶溶液的制备：向质量份数为1的仿生溶岩酶粉剂中加入质量份数为10的水、质量份数为2的稳定剂、质量份数为1的pH调节剂B，搅拌均匀，得到仿生溶岩酶溶液。

其中，稳定剂包括以下一种或多种：茶多酚、花青素、精氨酸、谷氨酸及其盐、腐殖酸、硫代硫酸钠、亚硫酸钠。

其中pH调节剂B例如为三乙胺。

实施例5

仿生溶岩酶粉剂的提取：将仿生溶岩酶植物原料进行溶解、pH调节、加入提取剂后煮沸并保温后过滤，得到第一溶液；再将第一溶液沉淀处理后过滤，得到滤渣；然后将所述滤渣进行再溶解得到第二溶液；第二溶液进行吸附除杂处理后过滤得到第三溶液；第三溶液干燥得到仿生溶岩酶粉剂。具体包括以下步骤：

（1）将植物原料经过粉碎研磨处理，得到的植物粉末质量份4份加入20份水中（1:0.5），再加入pH调节剂A0.5份，提取剂2份，混合均匀得到后放在密闭容器中加热煮沸，煮沸后继续小功率炖煮24小时。

（2）然后将混合物过滤，滤除不溶残渣，并将残渣冲洗至少三次，将所有滤液收集在一起，滤渣弃去，然后溶液冷却至室温，得到第一溶液。

（3）然后向第一溶液中加入2份沉淀剂，快速搅拌均匀后室温静置12小时，待第一溶液沉淀后，将沉淀过滤出来，得到滤渣。

（4）过滤后得到的滤渣加水和2份助溶剂搅拌溶解后，得到第二溶液。

（5）第二溶液加入3份吸附剂吸附杂质，静置12小时，然后过滤，取滤液，得到第三溶液。

（6）将第三溶液减压浓缩干燥得到仿生溶岩酶粉剂。

其中，植物原料为以下一种或几种：红茶、绿茶、鸡冠花、葡萄籽、鱼腥草、水稻叶、马齿苋、番石榴叶、龙胆草、青蒿、苦荞、艾叶、淡竹叶、土茯苓、余甘子、水稻根、榕树叶、地衣、丹参、儿茶、麻黄根、石榴皮、地稔根。

pH调节剂A为以下一种或几种：氢氧化钾、三乙胺、氯化铵、柠檬酸铵、硫化钠。

提取剂为以下一种或几种：甲醛、乙醛、丙醛，吊白块，苯甲醛，丙酮，环己酮中的一种或多种。

助溶剂包括为以下一种或几种：酒石酸（及其盐），柠檬酸，多聚磷酸，单宁酸，苹果酸，草酸，乳酸，葡萄糖酸，苯甲酸等。

沉淀剂为以下一种或几种：苯酚、对甲基苯酚、尿素、氨水、邻苯二酚、叔丁基邻苯二酚、对苯二酚、叔丁基对苯二酚、邻苯三酚、三聚氰胺、三聚氰酸中的一种或混合物或其对应金属盐类。

吸附剂为以下一种或几种：氢氧化镁，氧化镁，氢氧化铝，氧化铝，碳酸钙，碳酸镁，硅藻土，黏土，高岭土，活性炭等。

实施例6

仿生溶岩酶溶液的制备：向质量份数为1的仿生溶岩酶粉剂中加入质量份数为5的水、质量份数为2的稳定剂、质量份数为0.5的pH调节剂B，搅拌均匀，得到仿生溶岩酶溶液。

稳定剂为例如以下一种或几种：抗坏血酸、维生素E、叔丁基对苯二酚、赖氨酸、谷氨酸及其盐、精氨酸、腐殖酸。

pH调节剂B例如为氨水和三乙胺中的一种或两种，氨水浓度为20~30%。

为了验证本发明所提出的仿生溶岩酶溶液的溶岩效果，本发明利用仿生溶岩酶溶液对钾长石以及石英进行试验，并比较硫酸与碳酸钠的腐蚀效果。

如图1所示，将钾长石粉倒入仿生溶岩酶溶液中加热，该仿生溶岩酶溶液的质量百分比浓度例如是50%，该加热温度比如是50℃—80℃、搅拌一天，观察溶液中的固体含量，并测试溶液中的钾离子浓度。

取相同配方的仿生溶岩酶溶液，将石英粉倒入溶液中加热，该加热温度比如是50℃—80℃、搅拌一天，测试溶液中的硅离子浓度。

同时，作为对比，分别将钾长石粉和石英粉倒入浓硫酸和碳酸钠溶液（质量百分比浓度50%）中，加热（50℃—80℃）、搅拌一天，测试溶液中的钾离子和硅离子浓度。

试验结果如图1中a、b、c所示，图1a示意了钾长石粉末在仿生溶岩酶溶液中腐蚀前后的对比，由可见的粉末变成了深色的均一溶液；图1b示意了钾长石的腐蚀效果，同样条件下，采用仿生溶岩酶溶液腐蚀的腐蚀溶液中钾离子浓度几乎为硫酸和碳酸钠的4倍；图1c示意了石英的腐蚀效果，同样条件下，采用仿生溶岩酶腐蚀的腐蚀溶液中硅离子的浓度几乎为碳酸钠的3倍，硫酸的腐蚀效率最低。

为了比较不同浓度下，仿生溶岩酶溶液的腐蚀速度，本发明分别测试了20%、30%、40%、50%质量百分比浓度的仿生溶岩酶溶液对钾长石的腐蚀效果，如图1中d所示。由图1中d可见，随着仿生溶岩酶溶液的质量百分比浓度的提高，腐蚀溶液中钾离子的浓度也越来越高，40%的百分比浓度与50%的百分比浓度具有接近的腐蚀效果。

本发明所提出的仿生溶岩酶及其制备方法，受生物腐蚀天然矿石的原理启发，利用天然的植物提取，即仿生溶岩酶，将提取的仿生溶岩酶按一定配方配制成为仿生溶岩酶溶液，该溶液能够实现矿石的溶解和有效溶出，且反应条件温和，不需要高温高压，能够有效避免了传统方法的高温焙烧转换晶型阶段所带来的巨大能源损耗。此外，仿生溶岩酶对设备的腐蚀性小，不产生有害气体以及废弃物。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (13)

1.一种仿生溶岩酶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

将仿生溶岩酶植物原料进行溶解、pH调节、加入提取剂后煮沸并保温后过滤，得到第一溶液；

将所述第一溶液沉淀处理后过滤，得到滤渣；然后将所述滤渣进行再溶解得到第二溶液；

将所述第二溶液进行吸附除杂处理后过滤得到第三溶液；第三溶液干燥得到仿生溶岩酶粉剂。

2.一种仿生溶岩酶溶液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将权利要求1所制备的仿生溶岩酶粉剂配置成溶液。

3.根据权利要求2所述的仿生溶岩酶溶液的制备方法，其特征在于，所述仿生溶岩酶粉剂配置成溶液，包括：

向质量份数为1的仿生溶岩酶粉剂中加入质量份数为1～10的水、质量份数为0.1～2的稳定剂、质量份数为0.1～1的pH调节剂B，搅拌均匀，得到仿生溶岩酶溶液。

4.根据权利要求1所述的仿生溶岩酶的制备方法，其特征在于，所述植物原料包括以下一种或几种植物的组合：红茶、绿茶、鸡冠花、葡萄籽、鱼腥草、水稻叶、马齿苋、番石榴叶、龙胆草、青蒿、苦荞、艾叶、淡竹叶、土茯苓、余甘子、水稻根、榕树叶、地衣、丹参、儿茶、麻黄根、石榴皮、地稔根。

5.根据权利要求1所述的仿生溶岩酶的制备方法，其特征在于，所述第一溶液的制备中，包括将植物原料经过粉碎研磨处理，得到的植物粉末；所述植物粉末1~5份加入20份水中，再加入pH调节剂A0.1~3份，提取剂0.1~5份。

6.根据权利要求1或5所述的仿生溶岩酶的制备方法，其特征在于，所述提取剂包括以下一种或几种物质的组合：甲醛、乙醛、丙醛，吊白块，苯甲醛，丙酮，环己酮；和/或，

所述pH调节包括添加以下一种或多种物质的组合：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺、氯化铵、乙醇胺、碳酸氢钠、碳酸钠、柠檬酸铵、硫化钠。

7.根据权利要求1或5所述的仿生溶岩酶的制备方法，其特征在于，所述第二溶液的制备过程中还包括添加助溶剂，其中所述助溶剂包括不限于以下一种或多种：酒石酸、酒石酸盐、柠檬酸、多聚磷酸、单宁酸、苹果酸、草酸、乳酸、葡萄糖酸、苯甲酸。

8.根据权利要求1或5所述的仿生溶岩酶的制备方法，其特征在于，所述沉淀处理还包括添加沉淀剂，所述沉淀剂的质量份为：0.2~5份；所述沉淀剂包括以下物质或其盐的一种或多种：苯酚、对甲基苯酚、尿素、氨水、邻苯二酚、叔丁基邻苯二酚、对苯二酚、叔丁基对苯二酚、邻苯三酚、三聚氰胺、三聚氰酸。

9.根据权利要求1或5所述的仿生溶岩酶的制备方法，其特征在于，所述吸附还包括添加吸附剂，所述吸附剂的质量份为：0.2~5份；所述吸附剂包括以下物质的一种或多种：氢氧化镁，氧化镁，氢氧化铝，氧化铝，碳酸钙，碳酸镁，硅藻土，黏土，高岭土，活性炭。

10.根据权利要求3所述的仿生溶岩酶溶液的制备方法，其特征在于，所述稳定剂包括以下一种或多种：抗坏血酸盐、花青素、胆碱、茶多酚、磷酸氢二钠、烟酸及其盐、硫代硫酸钠、抗坏血酸、维生素E、叔丁基对苯二酚、赖氨酸、谷氨酸及其盐、精氨酸、腐殖酸、亚硫酸钠、三聚磷酸钠、连二亚硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、硫氰酸铵；和/或，

所述的pH调节剂B包括以下一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、三乙胺、氯化铵、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。

11.一种仿生溶岩酶溶液，其特征在于，包括：1质量份数的仿生溶岩酶粉剂、1～10质量份数的水、0.1～2质量份数的稳定剂、0.1～1质量份数为的pH调节剂B。

12.根据权利要求11所述的仿生溶岩酶溶液，其特征在于，所述仿生溶岩酶粉剂是从以下一种或几种植物的组合提取的：红茶、绿茶、鸡冠花、葡萄籽、鱼腥草、水稻叶、马齿苋、番石榴叶、龙胆草、青蒿、苦荞、艾叶、淡竹叶、土茯苓、余甘子、水稻根、榕树叶、地衣、丹参、儿茶、麻黄根、石榴皮、地稔根。

13.根据权利要求11所述的仿生溶岩酶溶液，其特征在于，所述稳定剂包括以下一种或多种：抗坏血酸盐、花青素、胆碱、茶多酚、磷酸氢二钠、烟酸及其盐、硫代硫酸钠、抗坏血酸、维生素E、叔丁基对苯二酚、赖氨酸、谷氨酸及其盐、精氨酸、腐殖酸、亚硫酸钠、三聚磷酸钠、连二亚硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、磷酸二氢钠、硫氰酸铵；

和/或，所述的pH调节剂B包括以下一种或多种：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水、三乙胺、氯化铵、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。

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