CN117510903A - 一种快速低温溶解废弃羊毛的方法 - Google Patents
一种快速低温溶解废弃羊毛的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117510903A CN117510903A CN202311508489.9A CN202311508489A CN117510903A CN 117510903 A CN117510903 A CN 117510903A CN 202311508489 A CN202311508489 A CN 202311508489A CN 117510903 A CN117510903 A CN 117510903A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wool
- waste wool
- ionic liquid
- dissolution
- drying
- 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.)
- Pending
Links
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 title claims abstract description 128
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 73
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 72
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims abstract description 3
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 132
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 30
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 22
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- -1 1-butyl-3-methylimidazole tetrafluoroborate Chemical compound 0.000 claims description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- IAZSXUOKBPGUMV-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCC[NH+]1CN(C)C=C1 IAZSXUOKBPGUMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 5
- HCGMDEACZUKNDY-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;acetate Chemical compound CC(O)=O.CCCCN1CN(C)C=C1 HCGMDEACZUKNDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PBIDWHVVZCGMAR-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-3-prop-2-enyl-2h-imidazole Chemical compound CN1CN(CC=C)C=C1 PBIDWHVVZCGMAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- OIWSIWZBQPTDKI-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methyl-2h-imidazole;hydrobromide Chemical compound [Br-].CCCC[NH+]1CN(C)C=C1 OIWSIWZBQPTDKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 69
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 69
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 12
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 12
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 12
- IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1 IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FHDQNOXQSTVAIC-UHFFFAOYSA-M 1-butyl-3-methylimidazol-3-ium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCCN1C=C[N+](C)=C1 FHDQNOXQSTVAIC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 5
- GEHJBWKLJVFKPS-UHFFFAOYSA-N bromochloroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(Cl)Br GEHJBWKLJVFKPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 4
- LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N L-cystine Chemical compound [O-]C(=O)[C@@H]([NH3+])CSSC[C@H]([NH3+])C([O-])=O LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 229960003067 cystine Drugs 0.000 description 3
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 3
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 3
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 3
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 3
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 2
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 2
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 2
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- KAIPKTYOBMEXRR-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methyl-2h-imidazole Chemical compound CCCCN1CN(C)C=C1 KAIPKTYOBMEXRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JDIIGWSSTNUWGK-UHFFFAOYSA-N 1h-imidazol-3-ium;chloride Chemical compound [Cl-].[NH2+]1C=CN=C1 JDIIGWSSTNUWGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091005658 Basic proteases Proteins 0.000 description 1
- LVHMJHXXLZIOOJ-UHFFFAOYSA-N C(CCC)N1CN(C=C1)C.[Br] Chemical compound C(CCC)N1CN(C=C1)C.[Br] LVHMJHXXLZIOOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004381 Choline salt Substances 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010006 anti-felting Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229960001231 choline Drugs 0.000 description 1
- OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N choline Chemical compound C[N+](C)(C)CCO OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019417 choline salt Nutrition 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 150000001945 cysteines Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- MQRJBSHKWOFOGF-UHFFFAOYSA-L disodium;carbonate;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O MQRJBSHKWOFOGF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000986 disperse dye Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000000120 microwave digestion Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009980 pad dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 150000003248 quinolines Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/09—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
- C08J3/091—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids characterised by the chemical constitution of the organic liquid
- C08J3/096—Nitrogen containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2389/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
本发明提出了一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,将废弃羊毛溶剂清洗、干燥,预处理操作后,选取离子液体和助剂溶液相结合浸渍,采用微波加热、机械搅拌任一方式溶解废弃羊毛。离子液体和助剂分离可采用助剂与离子液体凝固点不同或助剂与另一试剂生成沉淀,离子液体不参与反应的原理。本发明一种快速低温溶解废弃羊毛的操作方法方便,溶剂配方简单,溶解时间短,溶解过程中无需强酸碱及氧化剂、高温溶解等条件,避免了高温、长时间溶解耗费能源的问题以及单纯离子液体溶解成本较高的问题,并且溶解后的离子液体及助剂可以回收利用。
Description
技术领域
本发明属于分散染料染色方法领域,特别涉及一种快速低温溶解废弃羊毛的方法。
背景技术
大量的粗羊毛每年都作为纺织工业的剩余物被丢弃,造成角蛋白的浪费和环境污染。而废弃羊毛是一种角蛋白含量丰富的可再生资源,废弃羊毛的开发利用是未来再生蛋白纤维及资源化利用的重要方向。羊毛角蛋白的传统提取方式主要有氧化法、还原法、酶法、金属盐法等,这些方法的主要原理都是削弱角蛋白中的强作用力。传统的提取方法相对比较成熟,但是也存在着一些问题,比如有毒有机还原剂的使用、羊毛溶解率低、再生角蛋白的相对分子质量较小等。所以一些研究者结合羊毛的溶解机理,开发了新型的再生羊毛角蛋白提取途径,比如使用离子液体(ILs)对羊毛进行处理。离子液体是完全由阴阳离子组成、在常温或低于100℃条件下呈熔融状态的盐类。
离子液体具备低蒸汽压、高离子电导率、不易燃、非挥发、高热稳定性和强溶解能力等独特物理化学性质,因此被认为是绿色液体。离子液体溶解角蛋白工艺简单、处理时间较短,在角蛋白溶解再生中具有巨大的应用潜力。但是离子液体法仍存在一些弊端:离子液体成本高昂、溶解温度高、对角蛋白分子主链结构损伤严重、所提取角蛋白分子量较低且回收率低;离子液体固有吸湿特性导致其溶解角蛋白需要在惰性气氛下进行,使用特殊的设备或方法则能够满足条件。相关人员研究发现加入助溶剂提高溶解能力,助溶剂和离子液体可协同打破角蛋白分子中更快的建立起新的氢键二硫键网络。例如曲阜师范大学王丽君研究了十二烷基磺酸钠、尿素和己内酰胺作为助溶剂对离子液体溶解羊毛角蛋白的影响规律。其中尿素助溶效果最好,但溶解角蛋白时间仍较长,最短为4.5小时,且并未涉及离子液体和助剂的回收,专利CN101781852A公开了用氯化咪唑盐离子液体/蛋白酶进行二浴法羊毛织物防毡缩的方法,其中失活蛋白酶,蒸发乙醇,从而达到回收离子液体的目的。若助剂采用氯化锂等溶液,则无法采用失活助剂的方式回收离子液体。
因此,寻找一种通过绿色的、可以在相对较低的温度下进一步提高角蛋白的溶解速率的方法,并且绿色回收所用溶剂成为当前研究的重要方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种快速低温溶解废弃羊毛的方法。该溶解方法采用离子液体作为溶剂,加入助剂作为添加剂,形成混合溶液,溶解液中只有离子液体和助剂,不加入氧化剂、还原剂等化学试剂,无水,清洁,无污染、无废水排放。
本发明一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,溶解方法如下:
(1)使用溶剂清洗废弃羊毛并干燥;
(2)将步骤(1)清洗干燥后羊毛进行预处理;
(3)将步骤(2)预处理后羊毛选取离子液体和助剂溶液相结合浸渍,采用二浸二轧、微波加热、机械搅拌或碱性蛋白酶任一方式溶解废弃羊毛。
所述步骤(1)中的废弃羊毛的清洗方法中溶剂为体积比50%-100%的乙醇水溶液或丙酮,干燥使用冷冻干燥或液氮冷凝。
所述步骤(2)中的羊毛预处理措施为真空烘箱烘至绝干;真空烘箱烘至绝干→冷冻干燥;真空烘箱烘干→氯化锂水溶液喷雾处理→冷冻干燥;真空烘箱烘干→氯化锂水溶液浸渍处理→冷冻干燥中的一种,其中真空烘箱烘至绝干→冷冻干燥;真空烘箱烘干→氯化锂水溶液喷雾处理→冷冻干燥;真空烘箱烘干→氯化锂水溶液浸渍处理→冷冻干燥预处理措施产生的效果相同。
所述步骤(3)中的离子液体为1-丁基-3-甲基-咪唑乙酸盐CH3COO、1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐[Bmim]Cl、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐[Bmim]Br、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[Amim]Cl、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Bmim]BF4、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[Bmim]PF6中的一种。
所述步骤(3)中的助剂为氯化锂。
所述步骤(3)中助剂用量为8%-10%o.w.f。
所述步骤(3)中微波加热溶解废弃羊毛,溶解温度为-10-80℃,溶解时间为30-180min。
所述步骤(3)中机械搅拌溶解废弃羊毛,溶解时间为3s-1h。
一种回收利用上述废弃羊毛溶解液中的离子液体和助剂的方法,步骤为:废弃羊毛溶解液置于醋酸乙酯,搅拌析出氯化锂晶体,分离离子液体和醋酸乙酯或加入无水碳酸钠生成Li2CO3沉淀,结晶生成氯化钠。
本发明具有以下有益效果:
1、本申请的离子液体和助剂可以完全回收,不像传统的溶解方法,例如84消毒液溶解羊毛,胆碱类低共熔溶剂包括胆碱盐和有机酸溶解羊毛,因此不存在酸、碱、氧化剂等试剂的排放问题。
2、本申请的溶解溶液中无需添加水,选用试剂绿色无污染,因此避免对操作工人的危害,避免排放废水本身造成的废水污染,彻底解决角蛋白小分子废水的污染问题。
3、本发明的溶解溶液为离子液体与助剂,由于没有其它变形剂,残留的助剂在离子液体中容易实现分离,可通过凝固点不同或加入另一溶剂析出沉淀的方法分离出离子液体和助剂,回收离子液体和助剂,保证离子液体中溶解的助剂最少,以便离子液体和助剂的循环使用。
4、本发明溶解方法方便,配方简单,可节约部分离子液体,以50g离子液体为例,与传统溶解相比,使用10%的助剂(氯化锂)5g时,成本5.98元,节约离子液体5g,为6.9元,总节约0.92元;另外,溶解温度降低、时间缩短,使得溶解成本降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1羊毛溶解后回收角蛋白分子量。
图2为本发明实施例2羊毛溶解后回收角蛋白分子量。
图3为本发明实施例8不同预处理时长羊毛溶解后回收角蛋白分子量的影响。
图4为本发明实施例8不同溶解时长羊毛溶解后回收角蛋白分子量的影响。
图5为本发明实施例10羊毛溶解过程图,其中a为溶解时间0min,b为溶解时间15minc为溶解时间30min,d为溶解时间60min。
图6为本发明实施例10再生角蛋白与原样羊毛角蛋白XRD图谱。
图7为本发明实施例10再生角蛋白与原样羊毛角蛋白红外光谱图。
图8为本发明实施例10不同浓度角蛋白溶液在盖玻片上的生长的原子力电镜测试图,其中a为浓度1%的角蛋白溶液,b为浓度5%的角蛋白溶液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的。
实施例1
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,采用无水侵染染色法,步骤如下:
1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl) 20 g
无水氯化锂 8%o.w.f
无水氯化锂水溶液 50%
将废弃羊毛1g置于体积比50%乙醇水溶液清洗,冷冻干燥,真空烘箱烘干,采用喷雾装置,将废弃羊毛用无水氯化锂水溶液均匀给湿后,冷冻干燥,然后将干燥后的废弃羊毛溶于含有20g1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl),8%o.w.f无水氯化锂溶解液中,由于LiCl及[Bmim]Cl离子液体同时分离成单个Cl-增加,同时,游离的Bmim+离子增加,在溶解过程中可以认为游离Cl-与角蛋白-OH中H作用,游离Bmim+与-OH中的O发生作用,这样羊毛纤维中复杂的氢键网络被破坏加速角蛋白的溶解,置于电磁加热搅拌器上60℃溶解1小时,溶解后加入7g无水乙醇洗涤、析出再生角蛋白,经过滤、蒸馏、氯化锂凝固点-45℃以下回收离子液体和氯化锂,溶解后分子量如图1所示,由图1可知,L1为标准参考蛋白分子量,L2溶解30min再生角蛋白的分子量。从图中可以看出标准蛋白的分子量分布在10-250 kDa之间,而再生角蛋白大多分布在10-250 kDa。蛋白质的分子量决定于其主链的长短和氨基酸的数目有关,当LiCl/[Bmim]Cl中的Cl-离子以及Bmim+作用于羊毛的大分子链时,一方面由于溶解时间过长,离子液体更好的由鳞片层逐渐向胱氨酸含量少的皮质层扩散并发生作用,导致角蛋白分子降解更多所致。
实施例2
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,采用无水热熔轧染染色,步骤如下:
1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl) 20 g
无水氯化锂 10%o.w.f
将废弃羊毛1g置于体积比100%的乙醇水溶液清洗,冷冻干燥,放入含有20 g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl),10%o.w.f无水氯化锂的溶解液中,然后置于微波消解仪中,微波波长为1mm,频率30GHz,溶解温度80℃,溶解时间30分钟,溶解后加入30g无水乙醇洗涤、再生角蛋白后,采用正六点方法将无水乙醇进行回收,然后在剩余离子液体和氯化锂溶液中,加入无水碳酸钠,生成Li2CO3沉淀,过滤分离,再次结晶出生成的NaCl,实现了离子液体和助剂的分离、回收和循环利用。
溶解后分子量如图2所示,由图2可知,L1为标准蛋白分子量,L2为100℃溶解温度下得到再生角蛋白的分子量子量。从图中可以看出标准蛋白的分子量分布在10-250 kDa之间,这可能是由于在温度的作用下有更多的Cl-游离出来,在溶解过程中可以认为游离Cl-破坏了羊毛纤维中复杂的氢键网络,进一步使角蛋白的溶解。
实施例3
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,步骤如下:
1-丁基-3-甲基-咪唑乙酸盐 50 g
无水氯化锂 8%o.w.f
无水氯化锂水溶液 50%
将废弃羊毛1g置于体积比100%的乙醇溶液清洗,冷冻干燥,真空烘箱烘干,采用喷雾装置,将废弃羊毛用无水氯化锂水溶液均匀给湿后,冷冻干燥,然后将干燥后的废弃羊毛溶于含有50g1-丁基-3-甲基-咪唑乙酸盐,8%o.w.f无水氯化锂中,置于微波加热-10℃溶解180分钟时,溶解后加入7g无水乙醇洗涤、析出再生角蛋白。回收离子液体和助剂采用氯化锂不溶于醋酸乙酯,离子液体既可溶解于醋酸乙酯,将氯化锂/离子液体置于醋酸乙酯中,充分搅拌均匀,析出氯化锂晶体,实现氯化锂和离子液体的分离。而后将离子液体和醋酸乙酯混合液中加入去离子水,分离醋酸乙酯和离子液体。
实施例4
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,步骤如下:
1-丁基-3-甲基咪唑溴盐 35 g
无水氯化锂 8%o.w.f
无水氯化锂水溶液 50%
将废弃羊毛1g置于体积比80%的乙醇水溶液清洗,冷冻干燥,真空烘箱烘干,冷冻干燥,然后将干燥后的废弃羊毛溶于含有35g1-丁基-3-甲基咪唑溴盐,8%o.w.f无水氯化锂中,电磁搅拌3秒时,溶解后加入7g无水乙醇洗涤、析出再生角蛋白。回收离子液体和助剂采用氯化锂不溶于醋酸乙酯,离子液体既可溶解于醋酸乙酯,将氯化锂/离子液体置于醋酸乙酯中,充分搅拌均匀,析出氯化锂晶体,实现氯化锂和离子液体的分离。而后将离子液体和醋酸乙酯混合液中加入去离子水,分离醋酸乙酯和离子液体。
实施例5
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,步骤如下:
1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 20 g
无水氯化锂 10%o.w.f
无水氯化锂水溶液 50%
将废弃羊毛1g置于丙酮溶液清洗,冷冻干燥,真空烘箱烘干,采用喷雾装置,将废弃羊毛用无水氯化锂水溶液均匀给湿后,冷冻干燥,然后将干燥后的废弃羊毛溶于含有20g1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,10%无水氯化锂中,置于机械搅拌溶解300秒时,溶解后加入7g无水乙醇洗涤、析出再生角蛋白。加入无水碳酸钠,生成Li2CO3沉淀,过滤分离,再次结晶出生成的NaCl,实现了离子液体和助剂的分离、回收和循环利用。
实施例6
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,步骤如下:
1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 50 g
无水氯化锂 9%o.w.f
无水氯化锂水溶液 50%
将废弃羊毛1g置于体积比50%的乙醇水溶液清洗,冷冻干燥,真空烘箱烘干,采用喷雾装置,将废弃羊毛用无水氯化锂水溶液均匀给湿后,冷冻干燥,然后将干燥后的废弃羊毛溶于含有50g1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,9%o.w.f无水氯化锂中,置于微波加热60℃溶解120分钟时,溶解后加入7g无水乙醇洗涤、析出再生角蛋白。加入无水碳酸钠,生成Li2CO3沉淀,过滤分离,再次结晶出生成的NaCl,实现了离子液体和助剂的分离、回收和循环利用。
实施例7
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,步骤如下:
一般配方:
离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl);
助剂(以氯化锂为例):5%o.w.f;
溶解时间:86min;
浴比:1:5-30。
废弃羊毛真空干燥,氯化锂水溶液浸渍,冷冻干燥,在溶解废弃羊毛时,溶解液中仅含所需离子液体质量1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)和5%o.w.f助剂氯化锂,废弃羊毛和离子液体及助剂混合溶液浴比为1:5-30,可在常规的溶解容器中实施,升温到预定温度90℃后,溶解86分钟,废弃羊毛溶解完成。
对比例1
本对比例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,步骤如下:
常规离子液体溶解配方:
离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)
溶解温度:130℃
溶解时间:3-5h
浴比:1:30-50。
废弃羊毛真空干燥,氯化锂水溶液喷雾,冷冻干燥,在溶解废弃羊毛时,溶解液中仅含所需离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl),废弃羊毛和离子液体浴比为1:30-50,可在常规的溶解容器中实施,升温到预定温度130℃后,溶解3-5小时,废弃羊毛溶解完成。
以上述溶解相同质量(1%)废弃羊毛实施例7和对比例1说明,离子液体和助剂共同作为溶解液,可缩短溶解时间,降低溶解温度。
实施例8
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,采用不同质量分数LiCl水溶液预处理后溶解羊毛,步骤如下:
本申请采用LiCl预处理、[Bmin]Cl离子液体溶解羊毛的参数如下:
LiCl预处理羊毛后溶解
由上述实验结果得,废弃羊毛经LiCl预处理、[Bmin]Cl离子液体溶解实验中,羊毛溶解速度呈先增加后下降的趋势,LiCl质量分数为10%,处理时间为30分钟时,羊毛溶解所用时间最短,但羊毛溶解度均能达到100%。
进行不同预处理时长对于角蛋白分子量的影响,结果如图3所示, L1为标准蛋白分子量,L2-L4为经过不同处理时长(10 min、20 min、30min)再生角蛋白的分子量。由图可知标准蛋白的分子量分布在10-250 kDa之间,再生角蛋白大多分布在10-250 kDa,但有少部分分布于低于10 kDa处,这是由于预处理时间过长导致角蛋白的溶解所致。
进行不同溶解时间对于角蛋白分子量的影响,结果如图4所示,L1为标准蛋白分子量,L2-L4为不同溶解时长(10 min、20 min、30min)再生角蛋白的分子量。从图中可以看出标准蛋白的分子量分布在10-250 kDa之间,而再生角蛋白大多分布在10-250 kDa,但有少部分分布于低于10 kDa处,这是由于溶解时间过长导致角蛋白的再生不够充分所致。
实施例9
本实施例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,为采用LiCl/[Bmin]Cl混合溶液预处理的,步骤如下:
本申请采用LiCl/[Bmin]Cl混合溶液预处理溶解羊毛的参数如下:
LiCl质量分数/% | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
溶解时长/min | 112 | 91 | 73 | 58 | 46 |
选用30 min为预处理时长。预处理后用LiCl/[Bmin]Cl混合溶液溶解羊毛实验中,从表5中可以看出,当LiCl质量分数为10%时,羊毛溶解所用时间最短,溶解度均能达到100%。
对比例2
本对比例的快速低温溶解废弃羊毛的方法,为不经过预处理的,步骤如下:
本申请采用不经过预处理,直接采用LiCl/[Bmin]Cl混合溶液溶解羊毛的参数如下:
LiCl质量分数/% | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
溶解时长/min | 130 | 119 | 102 | 88 | 64 |
无预处理,直接用LiCl/[Bmin]Cl离子液体混合溶液溶解实验中,当LiCl质量分数为10%时,羊毛溶解所用时间最短,溶解度均能达到100%。
以上述溶解废弃羊毛实施例9和对比例2说明,预处理会对缩短废弃羊毛溶解时间。
实施例10
废弃羊毛溶解:将废弃羊毛置于10%LiCl/[Bmin]Cl离子液体混合溶液在温度80℃不同时长内完全溶解。在显微镜下观察并记录羊毛溶解过程,溶解液不断进入纤维内部,随着温度的升高与溶解时间的延长,角蛋白分子间相连的二硫键断裂,羊毛逐渐溶解。溶解过程如图5所示。
上述进行实施例效果分析
(1)对于再生前后的羊毛角蛋白做X射线衍射,XRD测试如图6所示,由图6可知再生角蛋白与原样羊毛角蛋白XRD图谱的对比,上方红色线为再生羊毛角蛋白,下方黑色线为原样羊毛角蛋白。由图中可以看出,原样羊毛角蛋白存在两个特征峰,且这两个特征峰都是α-结晶与β-结晶的共同衍射特征峰。再生角蛋白的衍射峰面积比羊毛原样的大,说明与原样羊毛角蛋白相比,再生角蛋白的结晶区更多。
(2)红外光谱测试如7图所示,由图8可知3431 cm-1、3439 cm-1处的呈现宽而强的吸收带是N-H、O-H的伸缩带;3001 cm-1、3001 cm-1处为角蛋白中的酰胺的倍频峰;波长为2890 cm-1附近为多肽的特征吸收,由图谱可知再生羊毛与原样羊毛具备相同的多肽特征;2998 cm-1、2994 cm-1处的吸收峰是分子中的甲基、乙基中的C-H键的伸缩振动引起的;1649cm-1、1645 cm-1处的吸收峰是由于羰基(C=O)的较强伸缩振动导致的,说明羊毛的结构由α螺旋结构变为了β螺旋结构;1532 cm-1、1535 cm-1处吸收峰是由于酰胺II带中的N-H键的弯曲振动以及C-N键的伸缩振动导致;1452 cm-1、1448 cm-1处以及1384 cm-1、1385 cm-1处为CH3、CH2的弯曲振动引起的;1319 cm-1、1323 cm-1处的强峰主要是因为C-N键的伸缩振动;图谱中再生羊毛在1143 cm-1处的强吸收峰是由于胱氨酸中的S-O键的伸缩振动形成的,说明原来胱氨酸中存在的二硫键发生断裂,并形成了新的半胱氨酸。图谱中,羊毛纤维在波长为1650 cm-1、1537 cm-1即α-螺旋型构象的酰胺I谱带与酰胺II谱带处,波长为1232 cm-1即β-折叠构象的酰胺III谱带处都有较强的吸收峰,说明羊毛纤维的构象主要以α-螺旋型构象存在,同时还存在β-折叠构象。再生羊毛角蛋白在波长为1653 cm-1、1536 cm-1处出现强吸收峰,表明再生羊毛角蛋白中存在着大量α-螺旋型构象,并且从图谱中可以看出再生角蛋白中存在酰胺键及多肽,属于蛋白质,并且再生前后结构未发生太大变化。
(3)对再生角蛋白进行原子力扫描电镜(AFM)测试,如图8所示,经去除离子液体后的角蛋白致密地覆盖在盖玻片基底表面,很难看到角蛋白的单分子层。在LiCl/离子液体/角蛋白复合物中,蛋白质分子的聚集体或团聚体是晶体生长时普遍存在的现象,聚集体一般呈现出无序的聚集状态,而在整个聚集过程中的有序堆积是晶体生长中十分重要的步骤。通过AFM观察再生后角蛋白的聚集体的形貌并比较了在浓度上的差异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)使用溶剂清洗废弃羊毛并干燥;
(2)将步骤(1)清洗干燥后羊毛进行预处理;
(3)将步骤(2)预处理后羊毛选取离子液体和助剂溶液相结合浸渍,采用微波加热、机械搅拌任一方式溶解废弃羊毛。
2.根据权利要求1所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(1)中溶剂为浓度50%-100%的乙醇水溶液或丙酮,干燥使用冷冻干燥或液氮冷凝。
3.根据权利要求2所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(2)中的羊毛预处理措施为真空烘箱烘干;真空烘箱烘干→冷冻干燥;真空烘箱烘干→氯化锂水溶液喷雾处理→冷冻干燥;真空烘箱烘干→氯化锂水溶液浸渍处理→冷冻干燥中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(3)中的离子液体为1-丁基-3-甲基-咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(3)中废弃羊毛和离子液体浴比为1:30-50。
6.根据权利要求5所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(3)中的助剂为氯化锂。
7.根据权利要求6所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(3)中的助剂用量为8%-10%o.w.f。
8.根据权利要求7所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(3)中微波加热溶解废弃羊毛,溶解温度为-10-80℃,溶解时间为30-180min。
9.根据权利要求8所述的一种快速低温溶解废弃羊毛的方法,其特征在于:所述步骤(3)中机械搅拌溶解废弃羊毛,溶解时间为3-300s。
10.一种回收权利要求9所述的方法得到的废弃羊毛溶解液中的离子液体和助剂的方法,其特征在于,步骤为:废弃羊毛溶解液置于醋酸乙酯,搅拌析出氯化锂晶体,离子液体和醋酸乙酯分液分离或加入无水碳酸钠生成Li2CO3沉淀,结晶生成氯化钠。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311508489.9A CN117510903A (zh) | 2023-11-13 | 2023-11-13 | 一种快速低温溶解废弃羊毛的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311508489.9A CN117510903A (zh) | 2023-11-13 | 2023-11-13 | 一种快速低温溶解废弃羊毛的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117510903A true CN117510903A (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=89758114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311508489.9A Pending CN117510903A (zh) | 2023-11-13 | 2023-11-13 | 一种快速低温溶解废弃羊毛的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117510903A (zh) |
-
2023
- 2023-11-13 CN CN202311508489.9A patent/CN117510903A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102757437B (zh) | 酞菁纳米棒阵列薄膜及其制备方法与应用 | |
CN103724668A (zh) | 一种蒽醌功能化纤维素膜及其制备方法 | |
Rodriguez et al. | Proton conduction in poly (acrylamide)-acid blends | |
CN112295540A (zh) | 一种碳量子点改性活性炭重金属吸附材料的制备方法 | |
WO2023193688A1 (zh) | 一种废弃钙钛矿器件的碘化铅和基底的回收方法 | |
CN105133317A (zh) | 一种金属有机框架改性碳纤维表面的方法 | |
CN117510903A (zh) | 一种快速低温溶解废弃羊毛的方法 | |
CN103554247A (zh) | 一种利用离子液体混合溶剂制备胶原微纤维的方法 | |
CN106810462B (zh) | 一种富勒烯多氮杂桥水溶性衍生物的制备方法 | |
WO2024040906A1 (zh) | 一种回收锂离子电池电解液的方法 | |
US20030022069A1 (en) | Method for dehydrating composition comprising lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide | |
CN108682914A (zh) | 废旧锂离子电池电解液的回收处理方法 | |
CN115818702A (zh) | 碘化铅的制备方法、钙钛矿太阳能电池及用电装置 | |
GB2625168A (en) | Imide molybdenum oxide cluster-based organic-inorganic hybrid material and preparation method and use thereof | |
CN114988464A (zh) | 从钙钛矿电池中回收利用铅盐的方法和装置 | |
CN114794149A (zh) | 一种纳米木质素抗菌材料及其制备方法和应用 | |
CN114133462A (zh) | 一种石油污染土壤重金属处理剂及其制备方法 | |
CN109354040B (zh) | 一种从锂电电解液中回收氟化锂的方法 | |
CN114804162B (zh) | 一种锂离子电池电解液低温回收方法 | |
CN111423466A (zh) | 一种离子型橡胶交联剂的制备方法 | |
CN112048778B (zh) | 一种蚕丝溶液的制备方法 | |
CN221071099U (zh) | 回收提取装置及乙醇与锂离子回收设备 | |
Bischoff et al. | Reaction Products of Insulin in Urea Solution1 | |
Haydel et al. | Decrystallization of cotton cellulose | |
CN114985756B (zh) | 基于小分子酚酸室温下制备银纳米线的方法 |
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 |