[发明专利]多糖掺杂的蛋白质相转变复合吸附材料及其吸附水中重金属离子的应用

说明书

本发明公开了一种多糖掺杂的蛋白质相转变复合吸附材料及其吸附水中重金属离子的应用，该吸附材料是由二硫键还原剂诱导蛋白质和聚阴离子多糖发生快速絮凝而成。本发明吸附材料的制备方法简单温和，同时又具有低成本、低能耗、环保等特点，能同时去除自来水中的多种重金属离子，如：Hg²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、As³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、UO₂²⁺和Co²⁺，并达到安全饮用水的标准。另外，该吸附材料可用于海水中铀的提取，并且表现了较快的吸附速率，5min内即可达到吸附平衡。本发明吸附材料经解吸可重复使用，操作方法简便，成本低廉，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种多糖掺杂的蛋白质相转变复合吸附材料，以及该吸附材料在吸附水(如工业废水、饮用水等)中多种重金属离子的应用。

背景技术

近年来，由于人口的剧增和工农业生产的迅速发展，导致污染源不断增多，全世界遭受污染而无法利用的河流越来越多，加剧了世界水资源紧张的局面。其中，重金属离子对水体造成的污染日益加剧，水体中重金属离子的来源包括：矿山开采过程中的废水及其废弃物的不当处置造成的地表饮用水及地下水的污染；以重金属为原料的生产过程造成的污染，如电池的制造、农药的喷洒以及生活日用品的生产。重金属不易被生物降解，能与蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使其失去活性，可在生物体内富集且很难降解。即使随废水排出的重金属浓度很小，也可在藻类和土壤中蓄积，鱼和贝类持续富集后进入食物链，从而影响人类健康。因此，有必要研究饮用水中重金属离子的去除。

水体中重金属离子的去除方法包括化学沉淀法、离子交换法、电解法、膜分离法和吸附法等，其中吸附法因其操作简单、去除效果好且成本低等优点备受关注。常用的吸附剂主要有活性炭、各种矿物质、离子交换树脂以及天然高分子类吸附剂，其中天然高分子类吸附剂可生物降解，不会造成二次污染，逐渐成为废水处理中替代活性炭的廉价吸附剂。天然高分子类吸附剂的种类包括纤维素、壳聚糖、淀粉以及木质素等。这些生物质大分子单独使用仅对某些重金属离子有较好的去除效果，而实际废水中同时存在多种重金属离子。因此，有必要研究如何同时有效的去除水体中多种重金属离子。

发明内容

本发明的目的是提供一种多糖掺杂的蛋白质相转变复合物的吸附材料，并为该吸附材料提供新的应用。

针对上述目的，本发明采用的吸附材料是由二硫键还原剂诱导蛋白质和聚阴离子多糖发生快速絮凝而成，其中所述的二硫键还原剂为三(2-羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、谷胱甘肽、二巯基丁二酸、2-巯基乙醇、亚硫酸钠、二硫苏糖醇中任意一种；所述的蛋白质为溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素、α-乳白蛋白、人血清白蛋白、纤维蛋白原、β-淀粉样蛋白、Aβ肽、朊蛋白、α-突触核蛋白、胱抑素C、亨廷顿蛋白、免疫球蛋白轻链中任意一种；所述的聚阴离子多糖为海藻酸钠、羧化壳聚糖、羧甲基纤维素钠、透明质酸钠、纳米纤维素、淀粉、硫酸软骨素、肝素钠、硫酸乙酰肝素中任意一种。

上述的蛋白质优选牛血清白蛋白、溶菌酶、胰岛素中任意一种；二硫键还原剂优选三(2-羧乙基)膦盐酸盐、半胱氨酸、谷胱甘肽中任意一种；聚阴离子多糖优选羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、羧化壳聚糖中任意一种。

上述的吸附材料由下述方法制备得到：2～50mg/mL 蛋白质水溶液与0.5～4mg/mL聚阴离子多糖水溶液等体积混合均匀后，再加入等体积pH值为2.0～4.0的15～100mmol/L二硫键还原剂的水溶液，室温培育10分钟～12小时后，离心并水洗，然后在质量浓度为0.2％～5％的交联剂水溶液中室温交联0.5～6小时，水洗后冷冻干燥，得到多糖掺杂的相转变蛋白质复合吸附材料。