申请日2018.01.30
公开(公告)日2018.06.15
IPC分类号C02F9/06; C02F1/461; C07K14/435; C07K1/14; C07K1/24
摘要
本发明公开了生物处理技术，具体是批一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法。本发明通过制备特定的活性炭电极的制备，将活性炭、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯混合，加入N‑甲基吡咯烷酮，并涂覆在泡沫镍上;制备得到;再对煮茧废水到电吸附装置进行吸附处理、解析等过程。本发明的优点是可以减少对蛋白质功能性破坏，实现废水中丝胶蛋白的回收利用，制备出易溶性丝胶粉，可应用到附加副产品中，实现丝绸废水的资源化利用。该方法工艺流程简单、回收率高、成本较低，节能环保，适合大规模的工业化生产。
权利要求书
1.一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，其特征在于，所述回收方法包括以下步骤：
(1)活性炭电极的制备
将活性炭粉末经过300目分子筛筛分，然后用去离子水清洗至水导电率降至10～30μs/cm，然后置于90～120℃烘箱内烘干，再将活性炭、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮，用磁力搅拌器搅拌24～48h使其均匀混合;利用涂膜器将上述混合物涂覆在泡沫镍上;将制备的泡沫镍电极置于烘箱中烘干;最后压片制成活性炭涂层电极成品待用;
(2)回收丝胶蛋白及废水处理
将煮茧废水先用微孔膜过滤器过滤，离心分离得到上清液，将步骤(1)制备的活性炭涂层电极作为阴极、钢丝网板用作电阳极应用到电吸附装置进行吸附24～48h，然后将活性炭电极上的丝胶蛋白用65℃～85℃的水或氢氧化钠溶液作为解析液进行解析，解析时间为1.0～2.0h，得到丝胶蛋白溶液，解析得到的丝胶蛋白溶液经过膜蒸馏浓缩、冷冻干燥得到丝胶蛋白粉;并将电吸附后的剩余溶液进行混凝沉淀，使丝绸废水经处理后的水质排放符合废水排放标准要求。
2.根据权利要求1所述的一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，其特征在于：活性炭、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯的质量混合比例为：8～10：1～2：1。
3.根据权利要求1所述的一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，其特征在于：离心分离得到上清液调节pH至10～12。
4.根据权利要求1所述的一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，其特征在于：所述的电吸附过程中电流为0.05～2.0A，电压为60V。
5.根据权利要求1所述的一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，其特征在于：解析液进行解析的温度控制为80℃～85℃。
说明书
一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法
技术领域：
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法。
背景技术：
丝绸厂在制丝过程中由于制丝及纺织工艺的需要，丝胶没有得到利用，而是逐步将其脱掉。如不经处理直接排入河道，将大量地消耗水中的溶解氧，导致水的化学需氧量严重超标，破坏原有水的水质，对当地自然水体造成一定污染。
传统丝胶回收方法有酸析法、化学混凝法、冷冻法及膜分离法。其中酸析法是丝胶回收中最常用的方法，它依据丝胶蛋白的两性性质，通过调节溶液pH值来达到提取丝胶的目的。此法的优点是工艺流程比较简单，回收的丝胶相对较纯，但回收率不高，且对设备耐酸性要求较高。化学混凝法它依据丝胶蛋白的胶体性质，在丝胶蛋白质废水中加入絮凝剂如聚合AlCl3、明矾和CaC12饱和溶液等以破坏蛋白质胶体溶液的稳定，从而使丝胶蛋白沉淀、分离。但丝胶纯度和回收率很低。冰冻法依据蛋白质溶液在温度下降时会凝结成冻胶状态产生凝胶的特点。在pH值为7、温度为-24℃下冰冻11h使废水中原来分散的蛋白质颗粒开始彼此连接起来，形成复杂的网状结构，以絮凝状沉淀形式把丝胶颗粒从胶体溶液中分离出来。但回收的丝胶蛋白纯度不高。膜分离法是根据蛋白质分子量大，根据膜表面孔径筛分机理、膜孔阻的阻滞机理和膜面及膜孔对粒子的一次吸附机理，选择合适的过滤膜，对丝胶蛋白进行选择性过滤提取，膜分离技术存在成本高，膜孔易堵塞等问题，要实现工业化生产还要解决诸多技术难题。
本发明采用电吸附、膜蒸馏等技术方法可以对废水中丝胶蛋白进行高回收率利用，并将剩余液进行处理达到国家一级排放标准。其中活性炭电吸附技术是原水在阴、阳两极流动是受到电场的作用，原液中的带电粒子分别向带相反电荷方向的电极迁移，被活性炭电极吸附并储存在双电层内，随着电极吸附带电离子的增多，带电离子在活性炭电极表面富集浓缩，最终使丝胶蛋白吸附在活性炭电极上。膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸汽压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸汽形式透过膜孔，从而实现分离的目的。在本工艺中，膜蒸馏将解析蛋白液进的水分蒸发，达到浓缩的目的。
本工艺可以减少对蛋白质功能性破坏，实现废水中丝胶蛋白的回收利用，制备出易溶性丝胶粉，可应用到附加副产品中，实现丝绸废水的资源化利用。该方法工艺流程简单、回收率高、成本较低，节能环保，适合大规模的工业化生产。
发明内容
本发明为一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，利用丝胶蛋白的电学性质，采用电吸附法吸附废水中的丝胶蛋白，再经过解析得到高纯度的丝胶蛋白，工艺过程中废水经处理达到排放标准，具有能耗低、回收率高、操作简单、节能环保等优点，适合工业化生产。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，包括以下步骤：
(1)活性炭电极的制备
将性炭粉末用去离子水清洗至水导电率调整至10～30μs/cm，然后置于100℃烘箱内烘干，再将活性炭、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯按照一定质量比混合，然后加入定量的N-甲基吡咯烷酮，用磁力搅拌器搅拌24～48h使其均匀混合。利用涂膜器将上述混合物涂覆在泡沫镍上。将制备的电极置于烘箱中烘干。最后压片制成活性炭涂层电极成品待用。
(2)将煮茧废水先用微孔膜过滤器过滤去除部分杂质，然后离心分离得到上清液，用NaOH溶液调节上清液pH值范围在10～14，因为丝胶蛋白是两性物质，在pH值较大的溶液里丝胶蛋白带负电荷，然后将步骤(1)制备的活性炭电极用于电吸附装置的阴极，钢丝网板用作电吸附装置的阳极，进行吸附，吸附时间为48h，实验结果发现，电吸附时间越长，回收的丝胶蛋白含量越高。用65～85℃的水或氢氧化钠溶液作解析溶液将活性炭电极板上所吸附的丝胶蛋白进行解析，解析1.0～2.0h得到解析蛋白溶液，最后将解析得到的蛋白溶液再经过膜蒸馏浓缩、冷冻干燥技术得到丝胶蛋白粉。并将电吸附后的剩余溶液进行混凝沉淀，使煮茧废水经处理后的水质排放符合废水排放标准要求。
其中蛋白含量都是采用K9840型自动凯氏定氮仪测量，按照GB 5009.5-2010方法加入0.2g CuSO4、6g K2SO4、20ml H2SO4和10g原液放入消解试管中消解2.5h,待消解试管内溶液澄清，放入K9840型自动凯氏定氮仪中进行测量。
作为优选，一种膜法处理煮茧废水及回收丝胶蛋白的方法，其所述的电吸附过程中电流为0.05A，电压为60V。
有益效果：可以减少对蛋白质功能性破坏，实现废水中丝胶蛋白的回收利用，制备出易溶性丝胶粉，可应用到附加副产品中，实现丝绸废水的资源化利用。该方法工艺流程简单、回收率高、成本较低，节能环保，适合大规模的工业化生产。
