本发明专利技术公开一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料及其制备方法和在水中重金属修复方面的应用，所述方法为：将大豆分离蛋白与米糠蛋白按不同比例溶解于水中制成试样。精确称量表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶于水中并同时用NaOH调节与试样相同pH条件。在与空气接触的情况下连续搅拌，促进试样之间交联反应的发生，对产物记为SPI‑RBP预凝胶。取定量SPI‑RBP预凝胶置于模具中，冷藏一定时间后，于超低温冷冻一定时间，用冻干机在真空下冷冻干燥，记为SPI‑RBP气凝胶。使用原子吸收光谱法，测定SPI‑RBP气凝胶重金属吸附率。本发明专利技术所制备SPI‑RBP气凝胶可用于废水中除去重金属，吸附效果优异，环境友好，不产生二次污染，来源天然，易于实际操作，是一种具有广泛商业化前景的危废物处置方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理及资源化利用，具体涉及一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料及其制备方法和在水中重金属修复方面的应用。
技术介绍
1、工业化进程加剧水污染，尤其是重金属污染，包括矿山、工厂、电镀在内的人类活动都会将重金属释放到水中导致环境污染和生物性创伤。去除重金属的通常方法包括絮凝沉降、离子交换、膜过滤、微生物降解和吸附法。重金属去除机理主要分为物理、化学、生物领域。具体包括膜分离、离子交换、化学沉淀、吸附等技术。膜分离去除效率高，但膜过滤能力有限、易损坏，经济价值有限。离子交换金属回收率高，再生问题导致成本昂贵，且维护成本高。化学沉淀去除效率高，工艺成熟，但不适用低浓度重金属修复，且存在二次污染问题。而吸附由于来源广泛，成本效益及其环保性质，被广泛运用于水中重金属修复。
2、以生物质为原料制备的吸附材料具有去除率高、绿色环保、可降解性、比表面积大、孔隙率高等特点而广泛应用。
3、米糠是大米常见的副产物，年产量1400万吨以上，蛋白质占比12 %~16 %。但利用范围受限于食品领域，每年有90%以上的储量被浪费。米糠蛋白（rbp）可有效络合重金属，具有巨大的发展潜力。同时，大豆分离蛋白（spi）是经大豆榨油的副产物，具有良好的胶凝性。表没食子儿茶素没食子酸酯（egcg）是从中国绿茶中提取的一种成份，具有特殊的立体化学结构，因而可以通过氢键使两种蛋白质交联。
4、在本研究中，利用米糠蛋白及大豆分离蛋白特性，制备环境友好型高效重金属吸附剂，针对性解决目前水体重金属吸附剂局限性。
/>技术实现思路
1、针对上述问题情况，本专利技术提出一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料及其制备方法和在水中重金属修复方面的应用，主要解决的技术问题是提供一种高效、绿色环保、可生物降解、环境友好、生产安全可靠、周期短、成本低廉的以农业废弃物为原料的多孔吸附材料及其制备方法以及其作为吸附材料从废水中去除重金属的应用，解决现有技术中存在的问题。
2、本专利技术的研究思路为：依据米糠蛋白和大豆分离蛋白的理化性质与化学结构，利用交联效应，将米糠蛋白、大豆分离蛋白与表没食子酸儿茶素没食子酸酯发生作用，生成不溶于水的凝胶，经冷冻干燥得到一种多孔气凝胶并用于废水中重金属修复。
3、表没食子酸儿茶素没食子酸酯作为多羟基生物交联剂可同时与米糠蛋白及大豆分离蛋白在一定条件下发生非共价键结合反应，将无法相互结合的米糠蛋白及大豆分离蛋白间接形成强大的三维网络结构从而形成牢固且多孔的气凝胶结构。
4、本专利技术采用的技术方案如图1所示，具体如下：
5、第一方面，本专利技术提出一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，具体按照如下步骤进行：
6、采用多酚辅助交联法，以大豆分离蛋白（spi）和米糠蛋白（rbp）为原料，原料的总固形物含量均为13% (w/v)。按照不同比例制备样品溶解于水中，用1m naoh调节样品的ph。将表没食子酸儿茶素没食子酸酯预先溶解在去离子水中，并调节ph使其与样品对应。然后在连续搅拌下将样品与表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶液混合。在连续与氧气接触过程，样品与表没食子酸儿茶素没食子酸酯在温和条件下发生交联，后低速离心去除气泡，记为spi-rbp预凝胶，置于0~4℃冷藏4~24 h，记为spi-df凝胶；将spi-df凝胶于-30~-120℃下预冻12~72 h后，使用冻干机在真空下冷冻干燥，得到spi-rbp气凝胶。
7、进一步的，所述大豆分离蛋白及米糠蛋白为市售原料，无特殊处理。
8、进一步的，所述样品比例如下，大豆分离蛋白与米糠蛋白质量比为（95~80）:（5~20），优选为95:5、90:10、80:20。
9、进一步的，所述样品与表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶液ph范围为9.0~11.0。
10、进一步的，表没食子酸儿茶素没食子酸酯与样品的质量比为40~500：1 μmol/g μmol/g spi-rbp，优选为88:1、176:1、352:1 μmol/g spi-rbp。
11、进一步的，交联反应在55℃~95℃下进行反应。
12、进一步的，交联反应时间为0.5h~2h。
13、再进一步，从废水中去除重金属的方法具体包括以下步骤：
14、取大豆分离蛋白及米糠蛋白，以不同比例 (（95~80）:（5~20） g:g) 溶解于去离子水中，维持总固形物含量为13 % (w/v)，得到大豆分离蛋白-米糠蛋白样品。用1m naoh调节样品ph为9.0~11.0。按比例（40~500：1 μmol/g spi-rbp）取表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶解于1 ml去离子水中，用1m naoh调节ph使其与样品ph相对应。将混合物在55℃~95℃下搅拌0.5 h~2 h，然后在2800×g下离心20 min，记为spi-rbp预凝胶，置于4℃冷藏12 h，记为spi-rbp凝胶。将spi-rbp凝胶于-80℃下预冻48 h后，使用冻干机在真空下冷冻干燥，得到spi-rbp气凝胶。
15、另一方面，本专利技术还提出了一种上述制备方法制得的以农业废弃物为原料的多孔吸附材料。
16、第三方面，本专利技术还提出了上述以农业废弃物为原料的多孔吸附材料在水中重金属修复方面的应用。
17、本专利技术与现有技术相比，其有益效果体现在：
18、（1）本专利技术通过纯天然生物质交联形成的凝胶可以高效去除水中的重金属，对多种高危性重金属具有良好的吸附效果，吸附率达90%以。
19、（2）本专利技术原料来源天然，同时价格低廉，工艺简易，且不会造成二次污染，环境友好。
20、综上，本专利技术以农业废弃物为原料制备的spi-rbp气凝胶多孔吸附材料具有吸附率高、环境友好、无二次污染、价格低廉、工艺简易等优点，拓宽了农业废弃物的资源化利用领域，在水中重金属修复方面具有较好工业推广前景。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，以大豆分离蛋白与米糠蛋白为原料，其特征在于，所述方法采用多酚辅助交联的方法，首先制备不同比例的大豆分离蛋白与米糠蛋白样品溶于去离子水中，用1M NaOH调节样品溶液的pH；将表没食子酸儿茶素没食子酸酯预先溶解在去离子水中，并调节pH使其与样品溶液对应。然后在连续搅拌下将样品溶液与表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶液混合；在连续与氧气接触过程，样品与表没食子酸儿茶素没食子酸酯在温和条件下发生交联，后低速离心以去除气泡，记为SPI-RBP预凝胶，置于0~4℃冷藏4~24 h，记为SPI-RBP凝胶；将SPI-RBP凝胶于于-30~-120℃下预冻12~72h后，使用冻干机在真空下冷冻干燥，得到SPI-RBP气凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所述样品比例如下，大豆分离蛋白与米糠蛋白质量比为（95~80）:（5~20）。
3.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所述样品溶液与表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶液pH范围为9.0~11.0。
4.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，表没食子酸儿茶素没食子酸酯与样品的质量比为40~500：1 μmol/g SPI-RBP。
5.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，交联反应在55℃~95℃下进行反应。
6.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，交联反应时间在0.5h~2h。
7.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所述的方法按照以下步骤进行：取大豆分离蛋白及米糠蛋白，以不同比例溶解于去离子水中，维持总固形物含量为13 % (w/v)，得到大豆分离蛋白-米糠蛋白样品；用1M NaOH调节样品pH为9.0~11.0；按比例取表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶解于1 mL去离子水中，用1M NaOH调节pH使其与样品pH相对应；将混合物在55℃~95℃下搅拌0.5h~2h，然后在2800×g下离心20 min，记为SPI-RBP预凝胶，置于4℃冷藏12 h，记为SPI-RBP凝胶；将SPI-RBP凝胶于-80℃下预冻48 h后，使用冻干机在真空下冷冻干燥，得到SPI-RBP气凝胶。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述制备方法制得的以农业废弃物为原料的多孔吸附材料。
9.如权利要求8所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料在水中重金属修复方面的应用。
...
【技术特征摘要】
1.一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，以大豆分离蛋白与米糠蛋白为原料，其特征在于，所述方法采用多酚辅助交联的方法，首先制备不同比例的大豆分离蛋白与米糠蛋白样品溶于去离子水中，用1m naoh调节样品溶液的ph；将表没食子酸儿茶素没食子酸酯预先溶解在去离子水中，并调节ph使其与样品溶液对应。然后在连续搅拌下将样品溶液与表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶液混合；在连续与氧气接触过程，样品与表没食子酸儿茶素没食子酸酯在温和条件下发生交联，后低速离心以去除气泡，记为spi-rbp预凝胶，置于0~4℃冷藏4~24 h，记为spi-rbp凝胶；将spi-rbp凝胶于于-30~-120℃下预冻12~72h后，使用冻干机在真空下冷冻干燥，得到spi-rbp气凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所述样品比例如下，大豆分离蛋白与米糠蛋白质量比为（95~80）:（5~20）。
3.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，所述样品溶液与表没食子酸儿茶素没食子酸酯溶液ph范围为9.0~11.0。
4.根据权利要求1所述的一种以农业废弃物为原料的多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，表没食子酸儿茶素没食子酸酯与样品的质量比为40~500...
【专利技术属性】
技术研发人员：段颖，蒋昊洁，李思念，倪晨博，肖睿姿，郑雷，孙金凤，
申请(专利权)人：杭州医学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。