基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中提取蛋白质的方法技术方案

本发明专利技术涉及基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中提取蛋白质的方法，属于铬鞣革屑资源化利用技术领域。将亲水性离子液体、螯合剂和水加入铬鞣革屑中，充分混匀后，得到两相分层溶液；其中上相为离子液体与蛋白质富集相，下相为铬与螯合剂富集相；将两相分层溶液进行分离，向上相分离物中加入蛋白质沉淀剂，使上相分离物中的蛋白沉淀下来，即从铬鞣革屑中脱铬并提取出蛋白质。本发明专利技术能高效且有效的从铬鞣革屑中提取出重金属污染物含量小于10mg/kg的蛋白质产物，且收率大于60％，在不使用挥发性有机物、无需高温加热的绿色条件下，实现铬鞣革屑高值化、无害化、资源化利用。资源化利用。资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中提取蛋白质的方法


[0001]本专利技术属于铬鞣革屑资源化利用
，更具体地，涉及基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中提取蛋白质的方法。

技术介绍

[0002]我国的皮革年产量在全世界属于前列，目前我国生产皮革主要运用的技术为铬鞣法，即使用大量三价铬盐对生皮进行鞣制处理，使生皮变得具有韧性，并使其变得柔软，成为皮革。这种方法虽快速有效且生产出来的革制品品质优良，但会在鞣制过程产生大量的高含铬量固体废物，即为铬鞣革屑，其铬含量为2％～3％不等，该含量远超相关废物标准中所规定的铬重金属限值。铬鞣革屑已被归属为危险废弃物，中国制革业每年会产生大量铬鞣革屑，对其进行无害化资源化处置、处置过程不会造成二次污染的需求与日俱增。目前处置铬鞣革屑所用的工业化技术为酸/碱水解法，该类方法均为首先使用酸性或碱性溶液对铬鞣革屑进行长时间浸泡预处理，然后在酸/碱性条件下加热对铬鞣革屑进行水解，使得铬鞣革屑中与胶原蛋白交联的铬元素可以分离。但该类方法无法分离出铬含量小于10mg/kg的蛋白质产物，且处理过程中易产生大量酸/碱废水，对环境易造成二次污染。该类方法中的水解过程还需要长时间对水解液进行加热处理，处理过程能耗高，对环境不友好。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决了现有技术中从铬鞣革屑中分离蛋白质的铬含量较大，且处理过程中易产生大量酸/碱废水，从而造成污染的技术问题。针对现有情况的需求以及现有技术的缺点，本专利技术提供了一种基于离子液体双水相系统的铬盐、蛋白质分离技术，该技术可在室温下一步分离胶原蛋白与铬盐，回收铬含量小于10mg/kg的蛋白质产物。由于该方法不使用挥发性有机溶剂，也不需要高温加热，所以几乎不会产生工业废气；由于该方法不需要加热，所以不需要高昂的高温反应设备；由于该方案创新的使用了基于离子液体的双水相分离技术，相较于传统技术，本技术可达到铬与胶原蛋白快速高效分离的效果。
[0004]根据本专利技术的目的，提供了基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中脱铬提取蛋白质的方法，包括以下步骤：
[0005](1)将亲水性离子液体、螯合剂和水加入铬鞣革屑中，充分混匀后，得到两相分层溶液；其中上相为亲水性离子液体与蛋白质富集相，下相为铬离子与螯合剂富集相；所述螯合剂的质量比上水的质量大于等于5:6，所述铬鞣革屑的质量比上亲水性离子液体的质量小于等于1:4；
[0006](2)将步骤(1)得到的两相分层溶液进行分离，向上相分离物中加入蛋白质沉淀剂，使上相分离物中的蛋白沉淀下来，即从铬鞣革屑中脱铬并提取出蛋白质。
[0007]优选地，所述上相分离物中的蛋白沉淀下来后，剩下亲水性离子液体与蛋白质沉淀剂的混合液，将所述混合液进行蒸发分离，使蛋白质沉淀剂与亲水性离子液体分离，分离得到的亲水性离子液体能回用于步骤(1)中。
[0008]优选地，所述亲水性离子液体为季铵盐类离子液体或咪唑类离子液体。
[0009]优选地，所述季铵盐类离子液体为四丁基氢氧化铵、四丁基氯化铵或四丁基醋酸铵；所述咪唑类离子液体为1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐或1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑甲磺酸盐。
[0010]优选地，所述螯合剂为酒石酸盐或乙二胺四乙酸。
[0011]优选地，所述酒石酸盐为L
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酒石酸钾或酒石酸钾钠。
[0012]优选地，所述蛋白质沉淀剂为丙酮、乙醇、甲醇、乙酸、甲酸和硫酸铵中的至少一种。
[0013]优选地，步骤(1)中，还包括向铬鞣革屑中加入水合剂。
[0014]优选地，所述水合剂为磷酸盐、氢氧化钠、氢氧化钾或双硫腙。
[0015]优选地，步骤(1)中，充分混匀的方式为搅拌，所述搅拌的时间大于2.5h。
[0016]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0017](1)目前处理铬鞣革屑所使用的酸/碱水解法无法获得铬含量小于10mg/kg的蛋白质产物，本专利技术可以在不产生剧毒六价铬的前提下，得到铬含量小于10mg/kg的蛋白质产物，这在一定程度上填补了铬鞣革屑无害化、资源化领域的空白。并且本技术方案操作流程简便、无需加热处理、试剂理论上可以循环使用，符合绿色化工过程要求，对环境友好，规模化生产潜力大，潜在社会效益巨大。
[0018](2)目前针对铬鞣革屑的传统工艺，酸/碱水解法无法分离出铬含量小于10mg/kg纯度的蛋白质产物，其产物后续应用会大受限制。但本专利技术可以通过基于离子液体的双水相系统对铬鞣革屑中的胶原蛋白进行溶解，对铬进行螯合，最后通过自然分相分层彻底去除污染物，其蛋白质产物可达到铬含量小于10mg/kg。
[0019](3)当向铬鞣革屑水溶液中加入亲液离子(如磷酸根阴离子、酒石酸根阴离子)时，靠近这些离子的水分子将处于电收缩状态，水的氢键网络在此阶段会得到增强，并导致水的氢键网络无法在庞大的有机阳离子周围形成空腔，例如四丁基铵根、咪唑类阳离子等，所以可以有效形成双水相体系。由于在该体系中，下相优选是酒石酸根富集相，而酒石酸根阴离子对三价铬具有较强的螯合能力，可以有效将三价铬从蛋白质大分子侧链上脱除螯合，并进入下相。
[0020](4)本专利技术中螯合剂的质量比上水的质量大于等于5:6，铬鞣革屑的质量占离子液体的质量小于等于30％，螯合剂的质量比上水的质量大于等于5:6的原因是：螯合剂浓度越大，分配至下相的螯合剂比率就会越高，当其浓度达到5：6时会使得大于99.9％以上的螯合剂进入下相，因此可以将上相的三价铬浓度维持在极低水平，从而达到将铬元素与蛋白质分离的目的，铬鞣革屑的质量比上离子液体的质量小于等于1:4，是因为仅当该比率低于1:4时，离子液体才能有效快速的溶解铬鞣革屑。
[0021](5)目前针对铬鞣革屑的传统工艺，在水解步骤之后均会产生大量的酸性/碱性废水，该类化工废水易对环境造成二次污染，且后续处理步骤繁琐，不能回收。本专利技术所使用的离子液体、蛋白沉淀剂均可以经过后续分离、纯化步骤进行回收，循环使用，避免大量化工废水排放。
[0022](6)使用传统碱水解法、酸水解法对铬鞣革屑进行处理时，通常需要长时间加热处
理已达到最佳的脱铬效果，但长时间在酸/碱条件下进行高温加热处理，对反应器具有较强的耐腐蚀要求，且会存在能耗过高、产生废气对环境造成二次污染的问题。本专利技术所使用的离子液体具有低蒸汽压、不挥发的性质，且本技术方案可在室温条件下进行，所以能耗较低，且不会排放废气，对环境友好，符合绿色化学过程要求。
附图说明
[0023]图1为基于离子液体双水相系统脱铬提取蛋白质的主要工艺流程示意图。
[0024]图2为蛋白质产物铬含量随搅拌时间延长的变化。
[0025]图3为蛋白质产物铬含量在水合剂加入前后区别。
[0026]图4为实施例2所得蛋白质产物氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中脱铬提取蛋白质的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将亲水性离子液体、螯合剂和水加入铬鞣革屑中，充分混匀后，得到两相分层溶液；其中上相为亲水性离子液体与蛋白质富集相，下相为铬离子与螯合剂富集相；所述螯合剂的质量比上水的质量大于等于5:6，所述铬鞣革屑的质量比上亲水性离子液体的质量小于等于1:4；(2)将步骤(1)得到的两相分层溶液进行分离，向上相分离物中加入蛋白质沉淀剂，使上相分离物中的蛋白沉淀下来，即从铬鞣革屑中脱铬并提取出蛋白质。2.如权利要求1所述的基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中脱铬提取蛋白质的方法，其特征在于，所述上相分离物中的蛋白沉淀下来后，剩下亲水性离子液体与蛋白质沉淀剂的混合液，将所述混合液进行蒸发分离，使蛋白质沉淀剂与亲水性离子液体分离，分离得到的亲水性离子液体能回用于步骤(1)中。3.如权利要求1或2所述的基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中脱铬提取蛋白质的方法，其特征在于，所述亲水性离子液体为季铵盐类离子液体或咪唑类离子液体。4.如权利要求3所述的基于离子液体双水相系统从铬鞣革屑中脱铬提取蛋白质的方法，其特征在于，所述季铵盐类离子液体为四丁基氢氧化铵、四丁基氯化铵或四丁基醋酸铵；所述咪唑类离子液体为1
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丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朱琦，罗放，赵钦地，蔡伽怡，王思淇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：