[发明专利]一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括：(1)胶原蛋白肽粉末的制备；(2)羧基化水热炭微球的制备；(3)将1～10份羧基化水热炭微球分散于20～50份超纯水中，超声1～3小时，搅拌，加入1～10份1‑乙基‑(3‑二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N‑羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应30～90分钟，再加入1～50份胶原蛋白肽粉末，冰浴反应30～90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂，本发明的胶原蛋白肽接枝水热炭材料对重金属离子具有高吸附容量和选择性，可运用于含重金属离子废水的处理；本发明制备方法操作简单，效率高，制备工艺简单，实用性强，成本低，制得的吸附剂是一种环境友好材料。

技术领域

本发明属于生物质资源利用和生物质吸附材料技术领域，具体涉及一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法。

背景技术

重金属废水主要来源于采矿、选矿、冶炼、电镀、化工、机械等行业。这些含重金属废水具有化学毒性和放射性毒性，对人体健康和生态环境造成了严重危害。与化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法等传统重金属废水处理技术相比，生物质吸附法具有成本低、吸附容量大、可再生等优点，被广泛应用于废水中重金属离子的分离富集，而如何开发出一种具有优异吸附效果的新型吸附剂是当今亟待研究和解决的热点和重点问题。

制革业所产生的固体废弃物主要来源于制革过程中排出的固体废渣和削减下来的边角料。这些皮革废弃物的长期堆积不仅造成了严重的环境污染和资源浪费，而且严重威胁人类健康，尤其是含铬废弃皮革中的铬具有强毒性，因此限制了其在食品、医疗等行业的回收利用和应用发展。

胶原蛋白肽是皮革完全水解后的产物，分子量较低，易溶于水，具有良好的生物相容性，因其显著的生理活性广泛应用于功能性食品、保健食品、化妆品和药品。胶原分子中含有大量氨基、羧基、羟基等活性官能团，可吸附多种重金属离子和有机物。但由于其水溶性，反而限制了胶原蛋白肽在吸附领域的应用。

水热炭微球作为一种新型炭基材料，不仅具有耐高温、抗辐射、耐酸碱等优点，而且碳源来源丰富、反应条件温和、不需要添加任何有机试剂和催化剂，是一种完全绿色的材料，但水热炭微球表面的功能化基团十分有限，极大地限制了其在重金属离子吸附分离的应用。因此需要通过化学改性的方法，增加表面功能基团含量，以提高其对重金属离子的吸附容量和吸附选择性。

本发明中以废弃皮革原料，经过水解得到的胶原蛋白肽，胶原蛋白肽接枝水热炭微球制备得到新型吸附剂材料，不仅解决了资源合理利用和环境污染问题，而且克服了水热炭材料在吸附方面的应用瓶颈，为开发和研究生物质材料提供了新途径，符合可持续发展要求，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将废弃皮革剪成均匀的粒状皮革，按重量份，将粒状皮革1～10份浸泡于50～100份超纯水中，加入0.5～2份的碱，在45～85℃下搅拌反应1～24h，过滤，用酸将滤液pH调至中性，干燥后研磨，得到胶原蛋白肽粉末；

步骤二、将适量的5～20wt％的葡萄糖溶液加入反应釜中，拧紧反应釜将其置于一定温度下反应一定时间，自然冷却至室温，将反应产物洗涤，过滤，干燥，并在空气气氛中焙烧碳化，得到羧基化水热炭微球；

步骤三、将1～10份羧基化水热炭微球分散于20～50份超纯水中，超声1～3小时，搅拌，加入1～10份1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺EDC和N-羟基琥珀酸亚胺NHS的混合物使水热炭的羧基活化，冰浴反应30～90分钟，再加入1～50份胶原蛋白肽粉末，冰浴反应30～90分钟，移出冰浴，室温反应24小时后过滤，洗涤，干燥，得到胶原蛋白肽接枝水热炭微球吸附剂。