一种巯基肽及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种巯基肽及其制备方法和应用，属于蛋白废弃物的处理及资源化利用技术领域。本发明专利技术的巯基肽为水溶性，平均分子量为3000～20000道尔顿，所述巯基肽含有重量比为12.0～14.0％的氮元素。本发明专利技术是向含蛋白废弃物，特别是动物含蛋白下脚料，例如含有大量二硫键的羽毛、羽茎、蹄角、毛发或血液等中加入适量的氢氧化钾和水在70～186℃调节下保温反应0.5～40小时后制得。本发明专利技术制得的水溶性巯基肽可作为原位钝化剂钝化土壤中的镉、铅、铜、锌、砷、矾、汞等重金属离子，降低土壤中重金属离子的有效态浓度，使所种植作物重金属离子含量合格或达标。另外，本发明专利技术的巯基肽还可作为基肥和追肥使用，促进分解土壤中的有机质，提高肥效，快速促进植物生长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于含蛋白废弃物，特别是动物含蛋白下脚料的处理及资源化利用
，具体地说，本专利技术涉及一种巯基肽及其制备方法和作为原位钝化剂在治理重金属污染土壤方面的应用。
技术介绍
我国耕地土壤点位污染物超标率为19.4%，镉、镍、铜、砷、萊、铅、滴滴涕(双对氯苯基三氯乙烷)和多环芳烃成为罪魁祸首。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2 %、2.3 %、1.5 %和1.1 %。从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7 %、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%ΛΛ%,0.9%Α.8% ；重金属镉污染加重，全国土地镉含量增幅最多超过50 %。据调查结果显示，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍这8种重金属为主的无机物的超标点位，占了全部超标点位的82.8%，其中又以镉污染占大头，达到7%。镉的含量在全国范围内普遍增加，在西南地区和沿海地区增幅超过50%，在华北、东北和西部地区增加10%?40%。面对如此现状，相关研究技术表明，轻微、轻度、中度重金属离子污染土壤主要以原位钝化为主来解决污染土壤的治理，其技术核心是利用钝化剂进行钝化，即向污染土壤中添加一种或多种活性物质，如粘土矿物、磷酸盐、有机物料和微生物等，通过调节土壤理化性质以及沉淀、吸附、络合、氧化-还原等一系列反应，改变重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态，降低其在土壤中可移动性和生物有效性，从而降低这些重金属污染物对环境受体(如动植物、微生物、水体和人类等)的毒性，达到修复污染土壤的目的。根据所添加的活性物质一钝化修复剂的理化性质可将其分为无机类、有机类:(I)无机钝化修复剂:如磷酸盐类(羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸、磷肥和骨炭等)、粘土矿物类(膨润土、粗面棕闪石和沸石等)、工业副产品类(赤泥、飞灰、磷石膏和白云石残渣等)等。此外，还有一些纯化学制品，如硫酸亚铁等。磷酸盐类化合物是目前应用较广泛的无机钝化修复剂，它们能通过改变土壤ΡΗ、化学反应等显著降低重金属在土壤中的生物有效性，从而降低其在植物中的积累，但此类钝化剂有其明显缺点:磷酸盐所带来的水体富营养化极其严重，一方面，在施用量较低的情况下，由于土壤对磷素也有一定的吸附缓冲容量，因而无钝化效应;另一方面，磷素的大量施用将会带入其他有害重金属元素，造成二次污染，而且过多施用化学钝化修复剂对土壤pH的影响也很大，并直接影响土壤的其他理化性状，以及其他微量营养元素的吸收等，这种修复可能存在潜在的次生生态风险，这种修复措施需要不断地输入钝化修复剂来维护修复效果，而长期大量使用将造成土壤微量营养元素的吸收等，因此目前尚未广泛应用。(2)有机钝化修复剂:作为有效的重金属络合剂，有机物质可通过形成不溶性金属-有机复合物、增加土壤阳离子交换量(CEC)、降低土壤中重金属的水溶态及可交换态组分，从而降低其生物有效性，目前常用的有机钝化修复剂主要包括有机堆肥、畜禽粪便、城市污泥等，但此方法缺点非常明显:一方面，对重金属离子污染土壤原位钝化效率低，速度很慢，另一方面，由于此类有机物溶解性差，随着雨水的冲洗极容易造成面源污染，严重影响周围水源，同时对所含有机养分利用率低。公开号为CN1482103A的专利申请公开了一种酸化溶解法生产植物营养液的方法，该方法主要是以屠宰业的含蛋白下脚料动物羽毛、角、蹄甲为原料，将原料加入到酸液溶解罐里，进行加热溶解处理，溶解处理温度为50?70°C，保持时间为4?1小时，然后升温至110?120 °C，保持时间为I?5小时，原料溶化后，加入碱将提取液的PH值调至4?5.5，经过滤后即制得植物营养液，该营养液蛋白质、氨基酸含量高，无毒，可改善土壤结构，提高农作物的产量和质量，但该专利所用催化剂是酸，当酸进行水解时，所生产产物主要是氨基酸，而不是肽类，氨基酸与肽类在结构、功能、分子量方面具有本质的不同，且该专利技术后期加入的碱，尤其是氢氧化钠中的钠离子会导致土壤碱化;且该专利中采用的酸易对土壤造成酸化，如果利用碱进行中和则导致盐分过多，对植物生长造成单盐毒害，也就是该专利只能作物叶肥，决不能作为土肥使用，否则将造成土壤酸化或第二次污染。另外，申请号为201110403055.3的专利申请公开了一种利用动物毛发碱法水解制备羽毛蛋白的方法，利用废旧羽毛:碱:水按照100:10?300:100?500的质量比在80?180度下水解0.5?5小时，然后降温至50度下，加入碳酸铵，碳酸氢铵等，过滤除去沉淀，后浓缩母液即可得到高纯的羽毛蛋白，该专利同样存在一定缺陷，一方面，该专利申请中所用碱为氢氧化钡、氢氧化锌、氢氧化钙，本研究室已进行多次研究试验，已表明此三种碱是不能水解动物羽毛、蹄角类物质的，同时三种碱类物质除了氢氧化钙外，都是易分解的，更重要的是钡、锌均为重金属，不能作为用于调节土壤的制剂，所制备的蛋白是有害的，另一方面，该专利的用途与本专利本质不同。
技术实现思路
鉴于目前国内外关于土壤原位钝化剂的优缺点，即无机钝化剂极易改变土壤特性、影响植物营养的吸收以及易造成第二次污染，有机钝化剂钝化效率低、速度很慢，极易造成面源污染，严重影响周围水源等问题，本专利技术的目的在于提供一种的巯基肽及其制备方法和作为原位钝化剂在治理重金属污染土壤方面的应用。为了实现本专利技术的上述第一个目的，本专利技术人通过大量试验研究并不断探索，最终获得了如下技术方案:一种巯基肽，所述巯基肽为水溶性，平均分子量为3000?20000道尔顿，所述巯基肽含有重量比为12.0?14.0%的氮元素。进一步地，上述技术方案中所述的巯基肽的pH值为8.7?12.8。本专利技术的另一目的在于提供上述所述的巯基肽的制备方法，所述方法包括如下步骤:a)将含蛋白废弃物加入高压反应釜中，然后向反应釜中加入适量的氢氧化钾和水(氢氧化钾与水的加入顺序无先后之分)，其中，所述氢氧化钾的加入量占含蛋白废弃物重量的I?25%，所述水的加入量与含蛋白废弃物的重量比为3?15:1;b)将所述反应釜通入蒸汽加热至70?186 °C，搅拌，保温反应0.5?40小时，使原料水解液呈均匀胶质状或完全水溶状态后浓缩，即得到所述巯基肽。进一步地，上述技术方案中所述浓缩后的巯基肽的pH值为8.7?12.8，平均分子量为3000?20000道尔顿。进一步地，上述技术方案中所述含蛋白废弃物中蛋白质含量为80?85%。进一步地，上述技术方案中所述水解液浓缩后的浓度为12?23波美。进一步地，上述技术方案中所述含蛋白废弃物可以为动物羽毛、蹄角、毛发、血液、微生物菌体等中任一种或几种。进一步优选地，上述技术方案中所述蛋白废弃物为动物羽毛。本专利技术的还一目的在于提供本专利技术上述所述巯基肽作为原位钝化剂在治理重金属污染土壤方面的应用。本专利技术上述所述的巯基肽作为原位钝化剂在治理重金属污染土壤方面的应用，是将所述巯基肽按100?100kg/亩的量施加到重金属离子污染的土壤中。本专利技术是将上述所述制得的巯基肽作为基肥和追肥使用，巯基肽可钝化镉、铅、铜、锌等重金属离子，经过钝化沉淀达到钝化修复的目的，使所种植植物重金属离子含量合格达标，且使得所种植物产量尚、品质优良。本专利技术的机理如下:本专利技术利用含蛋白废弃物，特别是动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种巯基肽，其特征在于：所述巯基肽为水溶性，平均分子量为3000～20000道尔顿，所述巯基肽含有重量比为12.0～14.0％的氮元素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚东，王行国，李龙盘，陈红兵，李顺意，杨兰芳，李洋，李海波，倪红，高琪，李思彤，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42