羽毛殘?jiān)苽浣堑鞍缀＞d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(diǎn)，然而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)還原法產(chǎn)生的不可溶殘?jiān)倪M(jìn)一步研究卻少有報(bào)道。本文以羽毛還原法產(chǎn)生的殘?jiān)苽涑鼋堑鞍缀＞d膜，對(duì)其進(jìn)行了表征，并研究了該膜對(duì)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(guò)程中，我們選擇了羽毛還原法的殘?jiān)鼮樵希且酝鄶?shù)研究所關(guān)注的可溶蛋白。本方法使殘?jiān)玫搅擞行Ю茫岣吡诉€原法對(duì)羽毛的再利用率，而且制備

2、方法簡(jiǎn)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(duì)產(chǎn)物成分有較大影響的十二烷基硫酸鈉(SDS)對(duì)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(shí)最佳，此時(shí)可溶蛋白得率為5.8％，殘?jiān)寐蕿?5.2％。在制膜過(guò)程中，我們考察了不同甘油含量時(shí)膜的機(jī)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(shí)，膜的完整性、柔韌性和熱穩(wěn)定性最佳，該膜的熔點(diǎn)約為170℃，表觀密度為0.52g/m3。將原始羽毛、還原

3、法殘?jiān)徒堑鞍缀＞d膜進(jìn)行紅外分析，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)還原反應(yīng)和膜的制備，產(chǎn)物中所含化學(xué)官能團(tuán)越來(lái)越豐富，尤其是酰胺Ⅰ帶基團(tuán)和羥基，由氨基的大量增加推測(cè)在產(chǎn)物中占質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)的尿素對(duì)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(cè)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(guò)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(jìn)一步證實(shí)還原反應(yīng)中占質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)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(cè)試了該角蛋白海綿膜對(duì)氣溶膠過(guò)濾性能并測(cè)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(duì)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(duì)水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。結(jié)果表明，該角蛋白海綿膜對(duì)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(shí)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(shì)，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(duì)去除率的影響研究結(jié)果，可推測(cè)角蛋白海綿膜的等電點(diǎn)

6、為pH=6。膜的吸附過(guò)程為吸熱自發(fā)過(guò)程，易于進(jìn)行;對(duì)Langmuir和Freundlich兩個(gè)吸附模型均有良好的擬合關(guān)系，而對(duì)Langmuir的擬合效果更好;物理吸附和化學(xué)吸附在該過(guò)程中均起到重要作用，吸附過(guò)程符合偽二級(jí)動(dòng)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(tuán)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(wú)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。