[发明专利]缫丝废液回收纯化丝胶蛋白的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种缫丝废液回收纯化丝胶蛋白的方法及装置。

背景技术

桑蚕茧丝是一种天然的蛋白质纤维，它主要由70％～80％的丝素，20％～30％的丝胶及少量蜡质和无机物等组成。目前大部分缫丝废水中的丝胶蛋白几乎全部不回收，作为废液全部排除，由于排放污水中蛋白质含量过高，流入河道将会大量消耗水中溶解氧，使水体丧失自净能力，造成大量的环境污染和能源浪费。所以，如果在蚕丝的加工与处理过程中能高效地回收和利用丝胶蛋白以免除对环境的污染，将会产生巨大的经济效益和社会效益。因此，设计出一种能将缫丝废水中丝胶蛋白提取出来的方法是十分有必要的。

丝胶蛋白含大量侧链带亲水基团的氨基酸如丝氨酸、天冬氨酸等，易溶于水中。蚕丝中的杂质主要存于丝胶中。丝胶蛋白含有自由的羧基和氨基，可相互作用而形成双极离子，具有两性性质，在pH值较小的溶液里，丝胶蛋白质以正离子形式存在；在pH值较大的溶液里，丝胶蛋白质以负离子形式存在，丝胶蛋白的等电点是3.8～4.5，当溶液值接近或临界于等电点时，丝胶呈沉淀状而不呈凝胶状。

丝胶蛋白质是一种宝贵的资源，目前缫丝厂制丝生产过程中溶解下来的丝胶蛋白质随生产废水的排放而流失，并成为缫丝生产废水中的主要污染物，会对水环境造成不良影响，缫丝废水中丝胶蛋白质的回收不仅有利于废水的达标排放或循环使用，还可将分离出来的丝胶蛋白质加以利用，开发出高附加值副产品。

从废水中提取丝胶的方法有化学提取法和物理提取法两大类。其中化学提取法有化学混凝法、酸析法和有机溶剂沉淀法。物理提取法有离心法、膜分离法、冰冻法和离子交换法几种。

申请号为200710093091.8的专利公开了一种含丝胶蛋白废水的处理方法，它利用丝胶自身与金属发生配位反应而合成丝胶蛋白金属络合物，利用此络合物作为絮凝剂凝聚沉淀丝厂废水中的丝胶，从而对废水进行有效的处理，最后通过稀酸洗涤的方法低成本回收丝胶蛋白。该方法需要加入金属化学试剂，成本高，后续处理复杂。

申请号为201310073594.4，名称为“一种缫丝废水中丝胶蛋白的沉淀方法”的中国专利申请公开了在缫丝废水中依次加入适量的无水柠檬酸和磷酸氢二钠，并通过搅拌器搅拌均匀，再加入适量的鞣酸，再通过加热和静置，从而将缫丝废水中丝胶蛋白的沉淀出来。该方法虽然能够得到丝胶蛋白，但是添加了许多化学试剂，过程也比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种从缫丝废液回收纯化丝胶蛋白的方法，本方法操作简单，不添加化学试剂，得到的丝胶蛋白提取效率和纯度高。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

缫丝废液回收纯化丝胶蛋白的方法，包括以下步骤：

1)缫丝废水经抽滤和超滤除去杂质和无机盐离子，得处理液；

2)利用Ti/SnO₂为阳极材料，铂为阴极材料，在步骤1)所述处理液中施加电场，利用电场作用使丝胶蛋白沉淀，得丝胶蛋白；

3)将步骤2)的丝胶蛋白经超声清洗后溶于水介质中，再加入无水乙醇，经离心、去上清液后得纯化后的丝胶蛋白。

本发明分别比较了石墨、钛板电极、Ti/SnO₂作为阳极材料可行性，石墨材料在高温环境中会发生溶解，钛板电极价格较高易氧化，Ti/SnO₂性能稳定，工作电压小，使用寿命长，因此选择Ti/SnO₂作为阳极材料。以高回收率、环保耐用为主要目标，对反应的不同因素进行对比分析，最终得到一套缫丝回收丝胶蛋白的工艺条件。

进一步，步骤1)中超滤使用截留量为3～4KDa的超滤装置。

作为一种优选，步骤1)中超滤使用截留量为3.5KDa的超滤装置。

进一步，步骤2)电场的电流密度为1.5～3.5mA/cm²，电场作用的时间为90～120min。

作为一种优选，步骤2)电场的电流密度为2mA/cm²，电场作用的时间为100min。

进一步，步骤3)中丝胶蛋白与无水乙醇的体积比为1:3～5。

作为一种优选，步骤3)中丝胶蛋白与无水乙醇的体积比为1:4。

进一步，步骤3)所述的离心条件为2500～3500rpm，3～8min。

作为一种优选，步骤3)所述的离心条件为3000rpm，5min。

进一步，步骤3)中纯化的步骤重复2～4次。作为一种优选，步骤3)中纯化的步骤重复3次。