[发明专利]一种磁性高分子水凝胶富集回收丝胶蛋白质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻化工的高分子材料技术领域，特别涉及一种磁性高分子水凝胶富集回收丝胶蛋白质的方法。 

背景技术

蚕丝由内层的丝素蛋白(fabroin)和外层的丝胶蛋白质(sericin)两部分组成。丝胶蛋白质分布于茧丝的外围，占蚕丝量的20％～30％。然而作为生丝生产过程中的副产物，丝胶蛋白质成为丝绸工业废水中的主要污染源。从丝绸工业废水中富集提取丝胶蛋白质，不仅可利用回收资源，而且可有效减轻废水处理的负担。近年来随着对丝胶蛋白质良好的吸湿性能、抗氧化性、营养保健功能以及药理作用认识的逐步加深，作为高技术产品的丝胶蛋白质已经在化妆品、食品、纺织、医药和生物材料等方面被开发利用。 

目前报道的从丝绸工业废水中提取丝胶蛋白质的方法主要有化学法和物理法，化学法主要包括化学混凝法、酸析法、有机溶剂沉淀法；物理法主要包括离心法、冰冻法、膜分离发和离子交换法。化学混凝法是含丝胶蛋白质的废水中加入破坏蛋白质胶体溶液稳定性的絮凝剂，如铝盐、铁盐、钙盐和明矾等，从而使丝胶蛋白质聚集、沉淀分离。但该方法得到的丝胶蛋白质中混有重金属杂质，影响其利用价值；酸析法是在含丝胶蛋白质的废水中加入酸性物质，如盐酸或稀硫酸，调节废水的pH值为蛋白质的等电点(pI＝3.8-4.5)，使丝胶蛋白质呈现电中性状态絮凝而沉淀分离。但该方法得到的丝胶蛋白质中含有难以与蛋白质分离的酸和盐，如盐酸(HCl)或氯化钠(NaCl)等，用于医药原料受到限制，此外，该方法对设备耐酸性要求较高；有机溶剂沉淀法是利用一些有机溶剂， 如乙醇或丙酮等，破坏蛋白质胶粒的水化层而使蛋白质沉淀。但要注意防止丝胶蛋白质在有机溶剂中的变性。由于处理成本较高，所以该方法主要用于浓度较高的丝胶蛋白质溶液的进一步提纯。此外，因大量使用有机溶剂，还存在安全性和溶剂回收后处理的问题；离心法是利用丝胶蛋白质质颗粒和水的质量不同，在高速离心机作用下，将丝胶蛋白质颗粒胶体层与水层分开。该方法适用处理较高浓度的丝胶蛋白质溶液，所以不能单独使用；冰冻法是利用低温下促使原来分散在水分子中的丝胶蛋白质颗粒连接形成网状结构的凝胶态而被分离出来，由于需要将温度降低至约-20℃左右冷冻，该方法能耗较高；膜分离法是依据膜表面孔径筛分机理，利用膜表面的微孔结构对物质进行分离，选择丝胶蛋白质不能透过的半透膜而将其与水分离。用该方法回收丝胶蛋白质的纯度较高，但是膜分离不仅设备成本高，而且要定期对膜进行清洗和更换；离子交换法是采用阳离子树脂在碱性环境下吸附带负电荷的丝胶蛋白质，然后把吸附了丝胶蛋白质的树脂用酸性溶液浸泡或淋洗，将丝胶蛋白质的电荷调节为正电荷，使之与带正电荷的阳离子树脂产生静电斥力而解析下来，达到回收丝胶蛋白质的目的。但该方法需要把阳离子树脂组装成离子交换柱使用，因每个离子交换柱有一定的饱和吸附容量，所以使用过程中需频繁交换树脂。 

综上所述，化学混凝法和酸析法存在回收得到的丝胶蛋白质中残留有重金属物质、酸和盐等不纯物质，影响其利用价值的缺点；有机溶剂沉淀法和离心法存在仅适合于浓度较高的丝胶溶液的进一步提纯，不能直接用于从丝绸工业废水中提取丝胶蛋白质的缺点；冰冻法、膜过滤法和离子交换法分别存在能耗高、设备成本高，且要定期对膜或离子交换树脂进行清洗和更换，后期追加投资高的缺点。 

丝绸工业废水排放量大，丝胶蛋白质富集提取方法须考虑经济性，并且需 兼顾废水处理流程的连续性。所以，研究低能耗、低投资、操作简便的丝胶蛋白质提取方法，是充分利用发挥丝绸工业废水良好经济效益和生态效益的重要研究内容。目前尚未见用磁性高分子水凝胶富集提取丝绸工业废水中丝胶蛋白质的研究报道和专利。 

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种磁性高分子水凝胶富集回收丝胶蛋白质的方法，该方法具有常温操作，不使用有机溶剂，能耗低、投资低、操作工艺简便、不产生二次污染、可实现废水处理操作流程的连续性等优点。 

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种磁性高分子水凝胶富集回收丝胶蛋白质的方法，包括以下步骤： 

步骤一、杂质过滤 

将丝绸工业废水通过初步沉淀和机械过滤方式去除机械性杂质； 

步骤二、磁性高分子水凝胶富集丝胶蛋白质