改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法技术

本发明专利技术公开了一种改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，包括如下步骤：1)改性纳米颗粒；2)对待处理污泥超声破壁；3)制备蛋白上清液并透析；4)将透析液放入冷冻干燥机冻干成粉末。该改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法对机械脱水污泥及浓缩污泥均适用，能够有效增加污泥中蛋白质提取量，使提取出的蛋白质作为发泡剂等用途来使用，从而有效实现污泥的资源化利用。

Extraction of Protein from Sludge by Modified Nanoparticles Combined with Ultrasound Centrifugation

【技术实现步骤摘要】
改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法
本专利技术涉及一种改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，是一种污泥资源化的方法。
技术介绍
目前我国污泥年产量已经接近4000万吨，并且据估计在2020年城市污泥年产生量将达到6000万吨，这些污泥的处理处置已经成为社会发展的重要问题。污泥内蛋白质含量达50％～70％(相对于干污泥)，尚未得到充分应用。目前，污泥提取蛋白质面临着提取方法复杂、蛋白质提取率低、杂质多等问题。因此，如何简化污泥中蛋白质的提取方法、提高污泥中蛋白质的提取率，减少提取蛋白质中的杂质，成为人们亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，以解决现有的污泥提取方法蛋白质提取率低、杂质多、不适合用于含氮肥料的问题。本专利技术提供的技术方案是：改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，包括如下步骤：1)改性纳米颗粒11)混合纳米颗粒和粉煤灰，得混合粉末，其中，纳米颗粒与粉煤灰的质量比为0.75～1:1，之后，向混合粉末中加入酒精，研磨均匀至酒精挥发完毕，得研磨后的粉末；12)将研磨后的粉末在250℃～350℃的条件下烘焙4～8h，之后，晾至室温，研磨均匀，得改性后纳米颗粒，备用；2)对待处理污泥超声破壁取污泥，利用超声波破坏微生物细胞表面的细胞壁结构，得超声破壁后污泥；3)制备蛋白上清液并透析31)取步骤1)中得到的改性后纳米颗粒，并按照0.05g/gTSS的添加量加入到步骤2)中得到的超声破壁后污泥中，之后，在混合仪中，将上述混合物混合均匀，接着，将混合均匀后的混合物放入恒温振荡器中常温震荡，得处理后污泥；32)将处理后污泥在8000～11000g的条件下离心15～25min后弃沉淀，得蛋白上清液；33)取蛋白上清液，放入透析袋，得透析液；4)将透析液放入冷冻干燥机冻干成粉末。优选，步骤11)中，四氧化三铁纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒。进一步优选，纳米颗粒的粒径为25～35nm。进一步优选，步骤12)中，烘焙温度为300℃，烘焙时间6h。进一步优选，步骤2)中，超声功率为200～300W，超声时间为30～50min。进一步优选，步骤2)中，超声功率为250W，超声时间为40min。进一步优选，步骤31)中，混合仪的转速为4000～5000rpm，混匀时间为1～3min，恒温振荡器的转速为150～200rpm，震荡时间为4～6h。进一步优选，步骤32)中，处理后污泥在10000g的条件下离心20min。进一步优选，步骤33)中，透析袋的规格为15000～25000Da，透析温度为3～5℃，透析时间为40～60h。进一步优选，步骤33)中，透析袋的规格为20000Da，透析温度为4℃，透析时间为48h。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，对环境造成极大污染，粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，孔隙率高达50％—80％。污泥的主要组成部分包括污泥微生物、微生物代谢产物、污泥吸附的难降解的惰性有机物和污泥吸附的无机物。当纳米颗粒作用于污泥，污泥中的微生物细胞会分泌出更多的胞外聚合物，而这些胞外聚合物大部分为胞外蛋白。本专利技术提供的改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，不限污泥种类，对机械脱水污泥及浓缩污泥均适用，当对待处理污泥超声破壁时，可能造成超声密度不均匀，导致个别细胞并未破裂，用改性后纳米颗粒可使未破裂的细胞的胞外聚合物尽可能溶出来，提高蛋白质产率，本专利技术还实现了固体废物粉煤灰的再利用。本专利技术提供的改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，选用粉煤灰作为纳米颗粒的载体，利用研磨、烘焙等方法制成一种改性纳米颗粒，并用其来提取污泥中的蛋白质，提高了蛋白质提取量，减少了杂质。具体实施方式下面将结合具体的实施方案对本专利技术进行进一步的解释，但并不局限本专利技术。本专利技术提供了一种改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，包括如下步骤：1)改性纳米颗粒11)混合纳米颗粒和粉煤灰，得混合粉末，其中，纳米颗粒与粉煤灰的质量比为0.75～1:1，纳米颗粒优选为四氧化三铁纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒，之后，向混合粉末中加入酒精，研磨均匀至酒精挥发完毕，得研磨后的粉末；12)将研磨后的粉末在250℃～350℃的条件下烘焙4～8h，之后，晾至室温，研磨均匀，得改性后纳米颗粒，备用；2)对待处理污泥超声破壁取污泥，利用超声波破坏微生物细胞表面的细胞壁结构，得超声破壁后污泥，优选，超声功率为200～300W，时间为30～50min，进一步优选，超声功率为250W，超声时间为40min；3)制备蛋白上清液并透析31)取步骤1)中得到的改性后纳米颗粒，并按照0.05g/gTSS的添加量加入到步骤2)中得到的超声破壁后污泥中，之后，在混合仪中，将上述混合物混合均匀，接着，将混合均匀后的混合物放入恒温振荡器中常温震荡，得处理后污泥，优选，混合仪的转速为4000～5000rpm，混匀时间为1～3min，恒温振荡器的转速为150～200rpm，震荡时间为4～6h；32)将处理后污泥在8000～11000g的条件下离心15～25min后弃沉淀，得蛋白上清液，优选，处理后污泥在10000g的条件下离心20min；33)取蛋白上清液，放入透析袋，得透析液，其中，透析袋的规格为15000～25000Da，透析温度为3～5℃，透析时间为40～60h，优选，透析袋的规格为20000Da，透析温度为4℃，透析时间为48h；4)将透析液放入冷冻干燥机冻干成粉末。实施例11)改性纳米颗粒11)混合纳米颗粒(二氧化钛纳米颗粒)和粉煤灰，得混合粉末，其中，纳米颗粒与粉煤灰的质量比为1:1，之后，向混合粉末中加入酒精，研磨均匀至酒精挥发完毕，得研磨后的粉末；12)将研磨后的粉末在250℃的条件下烘焙8h，之后，晾至室温，研磨均匀，得改性后纳米颗粒，放入干燥器备用；2)对待处理污泥超声破壁取污泥，利用超声波破坏微生物细胞表面的细胞壁结构，得超声破壁后污泥，其中，超声功率为200W，时间为50min；3)制备蛋白上清液并透析31)取步骤1)中得到的改性后纳米颗粒，并按照0.05g/gTSS的添加量加入到步骤2)中得到的超声破壁后污泥中，之后，在混合仪中，将上述混合物混合均匀，接着，将混合均匀后的混合物放入恒温振荡器中常温震荡，得处理后污泥，其中，混合仪的转速为4000rpm，混匀时间为1min，恒温振荡器的转速为150rpm，震荡时间为4h；32)将处理后污泥在8000g的条件下离心25min后弃沉淀，得蛋白上清液；33)取蛋白上清液，放入透析袋，得透析液，其中，透析袋的规格为15000Da，透析温度为5℃，透析时间为40h；4)将透析液放入冷冻干燥机冻干成粉末。实施例21)改性纳米颗粒11)混合纳米颗粒(二氧化钛纳米颗粒)和粉煤灰，得混合粉末，其中，纳米颗粒与粉煤灰的质量比为0.75:1，之后，向混合粉末中加入酒精，研磨均匀至酒精挥发完毕，得研磨后的粉末；12)将研磨后的粉末在300℃的条件下烘焙6h，之后，晾至室温，研磨均匀，得改性后纳米颗粒，放入干燥器备用；2)对待处理污泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)改性纳米颗粒11)混合纳米颗粒和粉煤灰，得混合粉末，其中，纳米颗粒与粉煤灰的质量比为0.75～1:1，之后，向混合粉末中加入酒精，研磨均匀至酒精挥发完毕，得研磨后的粉末；12)将研磨后的粉末在250℃～350℃的条件下烘焙4～8h，之后，晾至室温，研磨均匀，得改性后纳米颗粒，备用；2)对待处理污泥超声破壁取污泥，利用超声波破坏微生物细胞表面的细胞壁结构，得超声破壁后污泥；3)制备蛋白上清液并透析31)取步骤1)中得到的改性后纳米颗粒，并按照0.05g/gTSS的添加量加入到步骤2)中得到的超声破壁后污泥中，之后，在混合仪中，将上述混合物混合均匀，接着，将混合均匀后的混合物放入恒温振荡器中常温震荡，得处理后污泥；32)将处理后污泥在8000～11000g的条件下离心15～25min后弃沉淀，得蛋白上清液；33)取蛋白上清液，放入透析袋，得透析液；4)将透析液放入冷冻干燥机冻干成粉末。

【技术特征摘要】
1.改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)改性纳米颗粒11)混合纳米颗粒和粉煤灰，得混合粉末，其中，纳米颗粒与粉煤灰的质量比为0.75～1:1，之后，向混合粉末中加入酒精，研磨均匀至酒精挥发完毕，得研磨后的粉末；12)将研磨后的粉末在250℃～350℃的条件下烘焙4～8h，之后，晾至室温，研磨均匀，得改性后纳米颗粒，备用；2)对待处理污泥超声破壁取污泥，利用超声波破坏微生物细胞表面的细胞壁结构，得超声破壁后污泥；3)制备蛋白上清液并透析31)取步骤1)中得到的改性后纳米颗粒，并按照0.05g/gTSS的添加量加入到步骤2)中得到的超声破壁后污泥中，之后，在混合仪中，将上述混合物混合均匀，接着，将混合均匀后的混合物放入恒温振荡器中常温震荡，得处理后污泥；32)将处理后污泥在8000～11000g的条件下离心15～25min后弃沉淀，得蛋白上清液；33)取蛋白上清液，放入透析袋，得透析液；4)将透析液放入冷冻干燥机冻干成粉末。2.按照权利要求1所述改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，其特征在于：步骤11)中，采用的纳米颗粒为四氧化三铁纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒。3.按照权利要求1所述改性纳米颗粒联合超声离心法提取污泥中蛋白质的方法，其特征在于：纳米颗粒的粒径为25～35n...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟云，臧莹，李润东，李学绅，王词稼，王康妮，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21