[发明专利]一种含大豆蛋白的复合吸附材料的制备方法

说明书

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种含大豆蛋白的复合吸附材料的制备方法。将大豆蛋白(SPI)分散在水中形成稳定溶液，加入层状双金属盐氢氧化物(Mg‑Al‑LDH)粉末和聚甲基丙烯酸，在引发剂的作用下，升温反应，并经分离纯化之后获得吸附方式丰富的复合吸附材料。制备的复合吸附材料可以在酸性条件下高效去除铁(III)等金属离子,可以应用于污水处理等实践操作中。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种含大豆蛋白的复合吸附材料的制备方法。

背景技术

大豆蛋白(大豆分离蛋白，SPI)是一种提取的植物蛋白质，其价格低廉，容易获得，主要用于食品、化工、环保、生物工程等领域。大豆蛋白的氨基酸侧链上有许多可电离基团，使得其静电吸引作用非常显著，非常有潜力作为一种生物材料用于金属离子吸附领域。但是，大豆蛋白在酸性环境下(pH低于4.5)不稳定、吸附方式单一的问题限制了其使用。为了更好地实现大豆蛋白的金属离子吸附功能，将大豆蛋白分子接枝在拥有其他种类重金属离子吸附方式的固相支持物上，以解决大豆蛋白容易分解的问题和丰富大豆蛋白的吸附方式，已经成为现阶段的研究热点。但是，目前还未出现能够在酸性废水中稳定吸收金属离子的含大豆蛋白的吸附材料，极大地限制了大豆蛋白吸附材料的进一步应用。

发明内容

本发明意在提供一种含大豆蛋白的复合吸附材料的制备方法，本方案使用层状双金属氢氧化物材料作为固相支持物，并加入聚甲基丙烯酸，解决了含大豆蛋白的复合吸附材料对酸性废水中的金属离子的吸附效果欠佳的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含大豆蛋白的复合吸附材料的制备方法，制备大豆蛋白分散液，再在大豆蛋白分散液中加入层状双金属盐氢氧化物和聚甲基丙烯酸，获得混合分散液；然后所述混合分散液在引发剂的作用下经结合反应获得粗产品。

本方案的原理及优点是：在本方案中使用大豆蛋白、层状双金属盐氢氧化物和聚甲基丙烯酸制备可用于吸附水体中重金属离子的复合吸附材料。在引发剂的作用下，并一定的温度、pH值的条件下，在水相环境中反应形成本方案的复合吸附材料。

层状双金属盐氢氧化物颗粒表面带有正电荷，大豆蛋白的氨基酸分子的羧基和层状双金属盐氢氧化物通过静电吸附和离子交换作用相结合。并同时利用大豆蛋白的氨基酸分子来维持层状双金属盐氢氧化物的表面带正电荷，进一步保证了本方案的符合吸附材料的稳定性。其中，层状双金属氢氧化物(LDH)是水滑石和类水滑石化合物的统称，是由层间阴离子以及带正电荷层板堆积而成的化合物。在固相支持物层状双金属氢氧化物的作用下，大豆蛋白可以对水体中的金属离子实现稳定吸附。另外，层状双金属氢氧化物的层间的阴离子对废水中阴离子有离子交换作用，对金属离子有静电吸引作用。但由于层状双金属氢氧化物的酸环境下的稳定性有所欠缺，导致大豆蛋白和层状双金属氢氧化物形成的复合物在酸性环境(特指pH低于4.5的条件)下的金属离子吸附效果有所局限。

为了加强大豆蛋白的金属离子的吸附效果，发明人尝试加入了聚甲基丙烯酸。聚甲基丙烯酸分子链上的聚合阴离子对重金属有鳌合作用，另外，聚甲基丙烯酸分子链上丰富的羧基一方面与大豆蛋白分子链上的羟基反应，降低其亲水性使其用于废水处理中不易团聚，还可以使大豆蛋白分子链巯基暴露从而产生对重金属离子的鳌合作用。发明人尝试了使用含有三种组分的复合吸附材料在酸性较强的环境中进行金属离子吸附实验，发现酸碱性的变化对复合材料的金属离子吸附性能并没有造成很大的影响，这和大豆蛋白和层状双金属氢氧化物形成的复合物是不一样的。聚甲基丙烯酸的加入不但可以使得大豆蛋白具有对重金属的鳌合作用，还使得整个复合材料可以在较宽的pH范围都具有较强的金属离子吸附作用，进一步拓展了该复合材料的应用范围。

综上所述，本复合吸附材料的优点在于：