一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，包括：(1)將廢棄角蛋白洗凈、干燥得到干凈物；然后將干凈物剪碎后加入到溶解液中溶解，過濾去除殘渣之后得到角蛋白溶液；(2)將上述角蛋白溶液室溫放置交聯(lián)，過濾干燥后得到海綿樣，加入細菌培養(yǎng)液進行細菌固定化，即得吸油解油材料。本發(fā)明成本低，綠色環(huán)保，工藝過程不造成二次污染，對于資源、能源匱乏的當今世界具有十分重要的科學意義和應(yīng)用價值，更加符合循環(huán)經(jīng)濟的理念和建立節(jié)約型社會的戰(zhàn)略要求。
【專利說明】—種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水環(huán)境清潔領(lǐng)域，特別涉及一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油及其產(chǎn)品在開采、煉制、貯運和使用過程中進入海洋環(huán)境會造成嚴重污染；其中溢油污染危害最大，石油泄漏被稱為海洋污染的超級殺手。全世界因油輪事故溢入海洋的石油每年約為39萬噸(王傳遠等，2009)。近年來中國每年排入大海的石油約12萬噸，中國近海海域石油的平均質(zhì)量濃度已達到0.055mg/L，而且污染正日趨加劇。除營養(yǎng)鹽之外，石油烴已成為世界海洋(尤其是淺海)的主要污染物(Al-Majed et al.2012)。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和能源戰(zhàn)略的確定，海運將會有一個更大的發(fā)展。同時船舶溢油污染的潛在威脅也在同步增加。上海港從1999年至2009年共發(fā)生各類船舶油類污染事故173起，油類累計泄漏量達2619.51噸，平均每年發(fā)生污染事故15.73起，每年污染物泄漏量達238.14噸(陳維，2010)。
[0003]目前處理溢油的方法有物理法、化學法和生物法(King et al.2014)?；瘜W法由于使用化學試劑毒性大，造成生態(tài)環(huán)境危害，難以大范圍廣泛利用。物理法主要有圍欄法、撇油器法、吸油材料法、活性炭吸附過濾法等，其中吸附劑處理是最經(jīng)濟有效的方法。這些物理主要是應(yīng)對大規(guī)模、大范圍的海面石油泄漏事故，通過物理措施將原油吸收、捕捉后再進行分離、回收。但對于汽、煤、柴油等輕質(zhì)油及大規(guī)模處理后殘余量油，因其密度小、黏度小，在海面擴散速度快等特點，目前工藝方法難以奏效。這些油在海面形成大片油膜，阻隔了大氣和海水之間的自由交換，妨礙空氣溶解到海水中去，使水中氧減少。影響海洋植物及藻類的光合作用，對海洋生物、漁業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來嚴重危害，另一方面它易粘附到其他物體上或漂到作為療養(yǎng)性地的海濱，影響優(yōu)美的環(huán)境，導致海洋光量下降(桂客，2011)。
[0004]以油作為生長底物的細菌清除油污作為主要的生物處理工藝，其修復過程具有安全性高、經(jīng)濟性強、應(yīng)用范圍廣、去除效率高和無明顯的二次污染等顯著優(yōu)點(Wiszniowskiet al.2011)。然而細菌個體小，移動性能差，單純細菌在油污自然環(huán)境下存活期短生長慢，在實踐應(yīng)用上自主性差，與目標接觸慢等缺點，限制了該工藝在實際中的應(yīng)用(Wang etal.2013)。因此開發(fā)出新的溢油清除技術(shù)，對于減輕油污污染，維護海洋水體環(huán)境尤為重要(楊偉華等，2004)。
[0005]羽毛、羊毛等紡織原料的主要成份為角蛋白(含量>90% )，每年有超過數(shù)百萬噸作為廢棄物流入環(huán)境，是自然界最大氮源廢棄物之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，該方法成本低，綠色環(huán)保，工藝過程不造成二次污染，對于資源、能源匱乏的當今世界具有十分重要的科學意義和應(yīng)用價值，更加符合循環(huán)經(jīng)濟的理念和建立節(jié)約型社會的戰(zhàn)略要求。
[0007]本發(fā)明的一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，包括:
[0008](I)將廢棄角蛋白洗凈、干燥得到干凈物；然后將干凈物剪碎后加入到溶解液中溶解，過濾去除殘渣之后得到角蛋白溶液；
[0009](2)將上述角蛋白溶液室溫放置交聯(lián)，過濾干燥后得到海綿樣，加入細菌培養(yǎng)液進行細菌固定化，即得吸油解油材料。
[0010]所述步驟(1)中的廢棄角蛋白為羽毛、羊毛或頭發(fā)。
[0011]所述步驟(1)中剪碎后的干凈物與溶解液的固液比0.1-2:10。
[0012]所述步驟(1)中的溶解液為0.5-8M尿素、0.01-0.1M偏重亞硫酸鈉和0.05-0.5M十二烷基橫酸納的混和液。[0013]所述步驟⑴中的溶解為于80 0C -100 0C，以70-200r/min的速度震蕩溶解10_60min。
[0014]所述步驟⑵中的細菌固定化具體工藝為海綿樣(已消毒，固液比0.5-2:10)置搖床中，20-50°C，120r/min固定化6_24h，過濾得成品，0_30°C避光干燥。
[0015]本發(fā)明利用廢棄原料羽毛羊毛等再生材料吸油效果良好的特點，并結(jié)合石油烴類降解細菌清除水體輕油污染。本發(fā)明成果廢物利用，吸油解油一體化，工藝過程不造成二次污染，對于資源、能源匱乏的當今世界具有十分重要的科學意義和應(yīng)用價值，更加符合循環(huán)經(jīng)濟的理念和建立節(jié)約型社會的戰(zhàn)略要求。本發(fā)明中，角蛋白海綿比重小，作為吸油材料可浮于水面，部分浸在油水交接處，有利于細菌生長對氧的需求；角蛋白可為細菌提供生長的氮源，油污提供碳源，二者協(xié)同作用提高細菌生長效率，在此過程中角蛋白吸油材料可被降解，不會造成環(huán)境二次污染。
[0016]有益.效果
[0017](I)本發(fā)明利用生物廢棄材料再生樣吸油的特點結(jié)合生物降解法處理，工藝過程經(jīng)濟環(huán)保，符合綠色可持續(xù)發(fā)展要求，對于河水、湖泊及近海岸由于輪船碰撞旨起的油泄露的快速清除尤為有意義；
[0018](2)本發(fā)明簡單高效，成本低，綠色環(huán)保，工藝過程不造成二次污染，對于資源、能源匱乏的當今世界具有十分重要的科學意義和應(yīng)用價值，更加符合循環(huán)經(jīng)濟的理念和建立節(jié)約型社會的戰(zhàn)略要求。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0020]實施例1
[0021]取0.5kg頭發(fā)，用洗潔精清洗干凈，攪碎，放入2.5kg溶解液(8M尿素、0.1M偏重亞硫酸鈉和0.5M十二烷基磺酸鈉(SDS))中，80°C，70r/min的速度震蕩溶解40min。蛋白溶液室溫放置交聯(lián)，過濾干燥后。取100克交聯(lián)樣加入細菌(Escherichia colil098-3, CGMCCN0.8696)培養(yǎng)液lOOOmL，置搖床中，20°C，120r/min固定化24h，過濾得吸油海綿固定化菌的成品，20°C避光干燥。將開燥樣放入IOOkg表面存有100g煤油的水體中，24h后，殘油基本消失。
[0022]實施例2
[0023]取0.5公斤羽毛，用洗潔精清洗干凈，攪碎，放入5kg溶解液(4M尿素、0.5M偏重亞硫酸鈉和0.3M十二烷基磺酸鈉(SDS))中，90°C，120r/min的速度震蕩溶解30min。蛋白溶液室溫放置交聯(lián)，過濾干燥后。取100克交聯(lián)樣加入細菌(Pseudomonas mendocinaPalleroni, CGMCC N0.1.871)培養(yǎng)液 1000mL,置搖床中，30°C，150r/min 固定化 20h，過濾得吸油海綿固定化菌的成品，30°C避光干燥。將開燥樣放入IOOkg表面存有100g柴油的水體中，48h后，殘油基本消失。
[0024]實施例3
[0025]取0.5公斤羊毛，用洗潔精清洗干凈，攪碎，放入IOkg溶解液(0.5M尿素、0.01M偏重亞硫酸鈉和0.05M十二烷基磺酸鈉(SDS))中，100°C，200r/min的速度震蕩溶解30min。蛋白溶液室溫放置交聯(lián)，過濾干燥后。取100克交聯(lián)樣加入細菌(Escherichiacolil098-3, CGMCC N0.8696)培養(yǎng)液 lOOOmL，置搖床中，20°C，120r/min 固定化 24h，過濾得吸油海綿固定化菌的 成品，30°C避光干燥。將干燥樣放入IOOkg表面存有100g煤油和煤油混和水體中，50h后，殘油基本消失。
【權(quán)利要求】
1.一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，包括: (1)將廢棄角蛋白洗凈、干燥得到干凈物；然后將干凈物剪碎后加入到溶解液中溶解，過濾去除殘渣之后得到角蛋白溶液； (2)將上述角蛋白溶液室溫放置交聯(lián)，過濾干燥后得到海綿樣，加入細菌培養(yǎng)液進行細菌固定化，即得吸油解油材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，其特征在于:所述步驟(1)中的廢棄角蛋白為羽毛、羊毛或頭發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，其特征在于:所述步驟(1)中剪碎后的干凈物與溶解液的固液比0.1-2:10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，其特征在于:所述步驟 (1)中的溶解液為0.5-8M尿素、0.01-0.1M偏重亞硫酸鈉和0.05-0.5M十二烷基橫酸納的混和液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，其特征在于:所述步驟(1)中的溶解為于80°C -100°C，以70-200r/min的速度震蕩溶解10_60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄角蛋白制備吸油解油材料的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的細菌固定化具體工藝為海綿樣置搖床中，20-50°C，120r/min固定化6-24h，過濾得成品，0-30 V避光干燥。
【文檔編號】C12N11/02GK103937772SQ201410187294
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】曹張軍, 雷曉輝, 周美華 申請人:東華大學, 中國水利水電科學研究院