【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于重金属污染处理，具体涉及一种蛋白质基水凝胶吸附材料，以及采用该吸附材料实现对重金属污染的废水和土壤修复。
技术介绍
1、重金属污染已日趋成为威胁全球的生态环境问题，因其具有滞后性、隐蔽性、表聚性、不可逆性和长期性等特点，特别是对于重金属污染土壤的修复早已成为改善生态系统的重点研究方向之一。目前，对于已污染土壤，许多研究者曾提出过包括利用超积累植物修复在内的多种生物、物理、化学修复手段，来降低土壤重金属含量。植物修复虽能彻底根除重金属的危害，从土壤中吸取并富集重金属，从而彻底降低了土壤重金属的含量，起到改善环境的作用，但耗时漫长，修复效益很低；而物理修复成本太高，较易造成土壤肥力的下降和作物生产力的减少。化学修复虽能规避两者弊端，但目前技术尚不成熟，化学修复剂修复效果并不稳定，一经外界环境变化，钝化的重金属很可能被活化，从而造成重金属的二次污染。
2、水凝胶是一种具有三维网状结构的高分子材料，能够在水体中迅速吸水溶胀，具有吸附容量高、吸附速度快等特点，常作为吸附材料使用。纤维素具有无毒性、可生物降解性，并且含有大量的反应位点，常被用作水凝胶的合成原料如羟基(-oh)、羧基(-cooh)等，对重金属离子具有较强的结合能力，其高膨胀倍率和亲水性也有利于提高水凝胶吸附重金属离子和染料的能力，是一种十分理想的吸附剂。如hamad等人(international journalof biological macromolecules，2020(151)：1299-1313.)通过静电纺丝工艺制备了醋酸纳米纤维素和羟
3、另外，用化学吸附固化法进行重金属污染土壤修复时面临一个非常棘手的问题：固化剂多为粉末，在撒入土壤中吸附固化重金属离子后仍然留在土壤中，土壤微环境略微发生变化，固化剂就会重新释放重金属离子，造成二次污染。cn116712970a虽然通过合成纳米铁骨架的气凝胶实现了对土壤中重金属离子的吸附，并通过磁场将其从土壤中分离，可以回收重复使用，避免了重金属的二次污染，但是这种气凝胶的制备方法涉及到静电纺丝等较为复杂的工艺，且吸附材料的分离过程要通过磁场实现，操做起来不是很方便。因此，亟需一种既能在土壤中实现高效吸附重金属离子又方便分离提取的修复材料。
技术实现思路
1、针对上述重金属污染水土修复技术存在的周期长、成本高、能耗大、二次污染以及可能造成土壤养分流失土壤退化等缺点，本专利技术提供了一种蛋白质基水凝胶吸附材料，该材料成膜性好，吸附性能高，且可以回收重复使用，并具有一定的韧性，方便使用。
2、本专利技术提供的蛋白质基水凝胶吸附材料是在蛋白质和交联剂交联过程中掺杂多糖化合物形成多糖掺杂的蛋白质基水凝胶，然后将形成的蛋白质基水凝胶在氧化剂或还原剂的诱导下使蛋白质相转变，增加水凝胶的韧性并进一步提高其吸附性能。
3、本专利技术蛋白质基水凝胶吸附材料的制备方法为：将50～200mg/ml交联剂溶液、20～150mg/ml蛋白质溶液、5～80mg/ml多糖化合物溶液按体积比为1～10:1～10:1～10混合均匀，得到混合溶液；将所得混合溶液通过浇铸或刮膜或旋涂的方式制作成膜，或者将所得混合溶液淋涂或浸涂在塑料载体膜上，在温度5～70℃、湿度10％～90％条件下培养1分钟～1小时，然后将塑料载体膜浸泡在0.01～10mg/ml还原剂溶液或氧化剂溶液中1～30分钟，之后用超纯水将其漂洗后在室温下晾干，得到蛋白质基水凝胶吸附材料。
4、进一步优选，本专利技术蛋白质基水凝胶吸附材料的制备方法为：将80～180mg/ml交联剂溶液、50～110mg/ml蛋白质溶液、10～50mg/ml多糖化合物溶液按体积比为1～5:1～5:1～5混合均匀，得到混合溶液；将所得混合溶液通过浇铸或刮膜或旋涂的方式制作成膜，或者将所得混合溶液淋涂或浸涂在塑料载体膜上，在温度10～35℃、湿度30％～60％条件下培养3分钟～30分钟，然后将塑料载体膜浸泡在0.1～5mg/ml还原剂溶液或氧化剂溶液中5～10分钟，之后用超纯水将其漂洗后在室温下晾干，得到蛋白质基水凝胶吸附材料。
5、上述交联剂选自琥珀酰胺酯基活化的聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、端羟基聚丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐中任意一种，交联剂的数均分子量2000～60000。
6、上述蛋白质选自动物源蛋白或植物源蛋白。
7、上述动物源蛋白为以下所列动物所含蛋白中至少一种：
8、(1)节肢动物门昆虫纲鞘翅目：隐翅虫科、叩头虫科、金龟子总科、天牛科、叶甲总科、象虫总科、皮蝽科、花甲总科、水龟甲总科、泥甲总科、吉丁虫总科、虎甲科、象甲科、瓢虫科、红萤科、布甲科、隐唇扣甲科、粗角叩甲科、地叩甲科；
9、(2)节肢动物门昆虫纲膜翅目：姬蜂科、茧蜂科、小蜂科、瘿蜂科、泥蜂科、胡蜂科、蚁科、蜜蜂科、叶蜂科、锯蜂科、树蜂科、寄生树蜂科、金小蜂科、釉小蜂科、赤眼蜂科、缨小蜂科、细蜂科、锤角细蜂科、缘腹细蜂科、广腹细蜂科；
10、(3)节肢动物门昆虫纲鳞翅目：小翅蛾科、尖蛾科、木蛾科、巢蛾总科、菜蛾科、雕蛾科、举肢蛾科、卷蛾科、刺蛾科、斑蛾科、谷蛾科、蓑蛾科、麦蛾科、巢蛾科、透翅蛾科、灯蛾科、夜蛾科、蚕蛾科、枯叶蛾科、尺蛾科；
11、(4)节肢动物门甲壳纲软甲亚纲：叶虾科、大叶虾科、拟叶虾科、深海虾蛄总科、印度虾蛄科、宽虾蛄科、半趾虾蛄科、大趾虾蛄科、齿趾虾蛄科、原趾虾蛄科、假虾蛄科、卓虾蛄科、红虾蛄科、冠虾蛄科、琴虾蛄科、小虾蛄科、方虾蛄科、虾蛄科、宽虾蛄科、副虾蛄科；
12、(5)节肢动物门蛛形纲蜘蛛目：蜘蛛科、园蛛科、漏斗蛛科、蟹蛛科、狼蛛科、跳蛛科、蝎科、蜱科、螨科、壁虱科、红蜘蛛科本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述吸附材料是在蛋白质和交联剂交联过程中掺杂多糖化合物形成多糖掺杂的蛋白质基水凝胶，然后将形成的蛋白质基水凝胶在氧化剂或还原剂的诱导下使蛋白质相转变，增加水凝胶的韧性并进一步提高其吸附性能。
2.根据权利要求1所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：该吸附材料由以下方法制备得到：将50～200mg/mL交联剂溶液、20～150mg/mL蛋白质溶液、5～80mg/mL多糖化合物溶液按体积比为1～10:1～10:1～10混合均匀，得到混合溶液；将所得混合溶液通过浇铸或刮膜或旋涂的方式制作成膜，或者将所得混合溶液淋涂或浸涂在塑料载体膜上，在温度5～70℃、湿度10％～90％条件下培养1分钟～1小时，然后将塑料载体膜浸泡在0.01～10mg/mL还原剂溶液或氧化剂溶液中1～30分钟，之后用超纯水将其漂洗后在室温下晾干，得到蛋白质基水凝胶吸附材料。
3.根据权利要求2所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：该吸附材料由以下方法制备得到：将80～180mg/mL交联剂溶液、50～110mg/mL蛋白质溶液、10～50mg
4.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述交联剂选自琥珀酰胺酯基活化的聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、端羟基聚丁二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸2-乙基己酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸3-磺酸丙酯中任意一种，交联剂的数均分子量2000～60000。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在：所述蛋白质选自动物源蛋白或植物源蛋白；
6.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述蛋白质选自溶菌酶、牛血清白蛋白、人血清白蛋白、乳铁蛋白、乳清白蛋白、胰岛素、α-乳白蛋白、纤维蛋白原、β-乳球蛋白、Aβ肽、朊蛋白、α-突触核蛋白、胱抑素C、亨廷顿蛋白、免疫球蛋白、核糖核酸酶A、细胞色素c、α-淀粉酶、辣根过氧化物酶、胃蛋白酶、肌红蛋白、胶原蛋白、角蛋白、血红蛋白、DNA聚合酶、干酪素、大豆蛋白、豌豆蛋白、玉米醇溶蛋白、麦醇溶蛋白、谷蛋白、燕麦蛋白、土豆蛋白、火麻仁蛋白、核桃蛋白、菜籽蛋白、榛子蛋白、藜麦蛋白、葵花籽蛋白、南瓜籽蛋白、黑芝麻蛋白、蘑菇蛋白、红藻蛋白、豆球蛋白、大麦蛋白、小麦蛋白、小米蛋白、麦胶蛋白、芸豆蛋白、酪蛋白、胶蛋白、过氧化氢酶中至少一种。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述多糖化合物为纳米纤维素、纤维素纳米晶、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、海藻酸钠、明胶、玉米淀粉、土豆淀粉、葡聚糖、甘露聚糖、多聚果胶、低甲基化果胶、阿拉伯胶、瓜尔胶、西黄芪胶、杏胶、桃胶、魔芋葡甘聚糖、半乳糖醛酸、角质素、壳多糖、肝糖元、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、肝素、硫酸乙酰肝素中至少一种。
8.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述还原剂为三(2-羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽、二硫苏糖醇、β-巯基乙醇、二巯基丁二酸、2-巯基乙醇、亚硫酸钠中至少一种；所述氧化剂为高铁酸钠、三价钴盐、氯酸盐、高锰酸钾、过硫酸盐、重铬酸钾、浓硫酸、盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸、臭氧、双氧水、氟气、氯气、铋酸钠、高碘酸、二氧化铅、盐酸胍、尿素、三氟乙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸中至少一种。
9.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述的塑料载体膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚醋酸乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚苯乙烯膜、聚偏二氯乙烯膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物膜、聚乙烯醇膜、聚乳酸膜、聚四氟乙烯膜、尼龙膜、聚酯膜、聚酰胺膜、醋酸乙烯塑料膜中任意一种。
10.根据权利要求2或3所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述联剂溶液、蛋白质溶液、多糖化合物溶液均是以二甲基亚砜或二甲亚砜与去离子水的混合溶液为溶剂配制而成；所述还原剂溶液、氧化剂溶液均是以去离子水为溶剂配制而成。
11.权利要求1所述的蛋白质基水凝胶...
【技术特征摘要】
1.一种蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述吸附材料是在蛋白质和交联剂交联过程中掺杂多糖化合物形成多糖掺杂的蛋白质基水凝胶，然后将形成的蛋白质基水凝胶在氧化剂或还原剂的诱导下使蛋白质相转变，增加水凝胶的韧性并进一步提高其吸附性能。
2.根据权利要求1所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：该吸附材料由以下方法制备得到：将50～200mg/ml交联剂溶液、20～150mg/ml蛋白质溶液、5～80mg/ml多糖化合物溶液按体积比为1～10:1～10:1～10混合均匀，得到混合溶液；将所得混合溶液通过浇铸或刮膜或旋涂的方式制作成膜，或者将所得混合溶液淋涂或浸涂在塑料载体膜上，在温度5～70℃、湿度10％～90％条件下培养1分钟～1小时，然后将塑料载体膜浸泡在0.01～10mg/ml还原剂溶液或氧化剂溶液中1～30分钟，之后用超纯水将其漂洗后在室温下晾干，得到蛋白质基水凝胶吸附材料。
3.根据权利要求2所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：该吸附材料由以下方法制备得到：将80～180mg/ml交联剂溶液、50～110mg/ml蛋白质溶液、10～50mg/ml多糖化合物溶液按体积比为1～5:1～5:1～5混合均匀，得到混合溶液；将所得混合溶液通过浇铸或刮膜或旋涂的方式制作成膜，或者将所得混合溶液淋涂或浸涂在塑料载体膜上，在温度10～35℃、湿度30％～60％条件下培养3分钟～30分钟，然后将塑料载体膜浸泡在0.1～5mg/ml还原剂溶液或氧化剂溶液中5～10分钟，之后用超纯水将其漂洗后在室温下晾干，得到蛋白质基水凝胶吸附材料。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述交联剂选自琥珀酰胺酯基活化的聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、端羟基聚丁二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸2-乙基己酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸3-磺酸丙酯中任意一种，交联剂的数均分子量2000～60000。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在：所述蛋白质选自动物源蛋白或植物源蛋白；
6.根据权利要求1～3任意一项所述的蛋白质基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述蛋白质选自溶菌酶、牛血清白蛋白、人血清白蛋白、乳铁蛋白、乳清白蛋白、胰岛素、α-乳白蛋白、纤维蛋白原、β-乳球蛋白、aβ肽...
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