本发明专利技术涉及一种新型生物可降解型阻垢剂小分子γ-聚谷氨酸或其Na+
形式γ-聚谷氨酸盐阻止金属离子Ca2+、Mg2+或Ba2+等在物体表面上
形成垢的用途。本发明专利技术中的新型生物可降解型阻垢剂是经微生物发酵
得到，具有良好的阻垢能力，并可以在自然界中降解成肽、氨基酸和
有机盐，具有对生物体无害等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保
，涉及一种新型阻垢剂小分子Y-聚谷氨 酸或其Na+形式，聚谷氨酸盐的制备，以及其在阻止Ca2+、 Mg2，D B^+等金属离子在物体表面形成垢中的用途。
技术介绍
目前，水垢的广泛存在给人们的生产生活带来严重危害。工业上， 水垢的存在会造成浪费燃料、影响设备安全运行、破坏水循环和縮短 设备寿命等问题。日常生活中，水垢中存在大量重金属，水加热后部 分重金属会重新溶入水中，当人们长期饮用这些含有重金属的水后， 就有可能引起人体消化、神经、呼吸和造血系统的病变和功能障碍。 针对水垢对人类造成的危害，人们研究出了很多阻垢产品，目前国内 外工业水处理所用的阻垢剂有聚丙烯酸类，丙烯酸-丙烯酸酯共聚物， 丙烯酸-马来酸酐-磺酸盐共聚物及含磷丙烯酸-马来酸共聚物等几大 类。但以上几类阻垢剂均为石化产品，近期的科学研究已经证实，当 这些阻垢剂在用于工业水处理系统时，由于聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸 等羧酸类聚合物在环境中很难被微生物降解，这些非生物降解的水溶 性聚合物在排入自然环境后会不断积累，最终对环境造成污染和危 害。因此，美国、日本、德国等知名的水处理企业都致力于寻找一种 能替代聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的物质，希望这类物质既具有优良的阻塘缓蚀性能，又是可被生物降解的"绿色环保"型水处理化学品。 其中，天然高分子聚合物阻垢分散剂——聚天冬氨酸，由于具有良好 的可降解性，已逐步成为公认的环保型聚合物阻垢剂的代表。但作为 阻坭剂的聚天冬氨酸目前大多通过化学合成即天冬氨酸单体加热縮聚或通过将马来酸酐和氨水聚合得聚琥珀酰亚胺后经NaOH水解而 成，这些制备方法工艺过程比较复杂，设备要求比较高。本专利技术提出了 一种小分子，聚谷氨酸或其Na+形式，聚谷氨酸盐 具有阻止(^2+、 Mg^和B^+等金属离子在物体表面形成垢的用途。y-聚谷氨酸(或其Na+形式y-聚谷氨酸盐)的聚羧基可以和Ca2+、 Mg2+、 Ba2+等金属离子结合，使得这些金属离子不易在物体表明形成垢， 从而阻止了垢的形成。在阻垢能力上，该小分子Y-聚谷氨酸(或其 Na+形式Y-聚谷氨酸盐)具有比大分子，聚谷氨酸(或其Na+形式， 聚谷氨酸盐)更好的阻垢效果。在阻止相同浓度的金属离子形成垢的实验中，小分子Y-聚谷氨酸或Y-聚谷氨酸钠盐的使用量仅为大分子， 聚谷氨酸或，聚谷氨酸钠盐的10%—20%。与传统阻垢剂相比，本专利技术中的阻垢剂小分子，聚谷氨酸(或其Na+形式？聚谷氨酸盐)具有 阻据性能好、制备简单、可生物降解、水溶性强、对人体和环境无毒 害作用等优良特性。
技术实现思路
本专利技术涉及一种新型生物可降解型阻垢剂小分子Y-聚谷氨酸(或 其Na+形式，聚谷氨酸盐)的制备方法及其阻止Ca2+、 Mg^和Ba2+ 等金属离子在物体表面形成垢的用途。本专利技术中使用的？聚谷氨酸钠盐是由本实验室筛选出的高产，聚谷氨酸菌株——枯草芽孢杆菌(专利申请号200710038317.4)经生物发酵而得，小分子y聚谷氨酸钠 盐的制备也是通过控制不同浓度的HC1降解而得到，因此整个制备 过程均没有采用到化学合成方法，制备方法更加简单、阻垢性能较好。 由于Y-聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸盐)可以在自然界中降解 成肽、氨基酸和有机盐，因此本阻垢剂还具有可生物降解性、绿色、 环保、无毒性物质产生。本专利技术涉及一种新型生物可降解型阻垢剂小分子，聚谷氨酸(或 其Na+形式，聚谷氨酸盐)的制备方法如下1. 大分子Na+形式Y-聚谷氨酸盐的微生物发酵种子培养接种芽孢杆菌(Bacillus licheniformis ATCC 9945a) 菌种到种子培养基，37X:震荡培养数小时。其中种子培养基的成分为 蛋白胨10g/L，酵母膏5g/L,氯化钠5g/L。发酵培养按一定的比例接种，37°C， 220 r/min摇瓶培养2-3d。 其中发酵培养基的成分为麦芽糖50g/L，酵母膏10g/L，谷氨酸钠 30 g/L， NaCl 10g/L， KH2P04 5g/L， MgS04 7H20 0.5g/L。2. 大分子Na+形式Y-聚谷氨酸盐的制备发酵结束后，发酵液加蒸馏水稀释，用盐酸调发酵液pH至酸性， 离心去除菌体，然后调节上清液pH至中性，再加入冰冷的无水乙醇，搅拌得到，聚谷氨酸钠盐沉淀，干燥沉淀得到，聚谷氨酸钠盐粗样 品，然后通过透析除去杂质和小分子物质，最后通过冷冻干燥得到白 色粉末状物质，此白色物质即为Y-聚谷氨酸大分子的钠盐。3. 大分子y-聚谷氨酸制备称取一定量的大分子，聚谷氨酸钠盐，溶解在去离子水中后，转 入透析带中分别以稀HC1和去离子水作为透析液透析数小时，，聚谷氨酸从溶液中沉淀出来，透析结束后，将反应混合物离心，移去上面 的水层，收集沉淀。冷冻干燥，从而得到，聚谷氨酸。4. 小分子"聚谷氨酸或其Na+形式，聚谷氨酸盐制备按一定的比例溶解，聚谷氨酸钠盐样品，获得大分子y-聚谷氨 酸钠盐溶液。加入不同体积的浓HC1，然后在高温高压的条件下降解 15-20min，获得不同分子量的，聚谷氨酸钠盐溶液。再将上述不同分 子量的，聚谷氨酸钠盐溶液pH调回到中性，得到小分子Na+形式y-聚谷氨酸钠盐溶液。通过透析将，聚谷氨酸钠盐转化为质子化形式的 ，聚谷氨酸，再通过冷冻干燥或真空干燥的方式得到小分子，聚谷氨 酸阻垢剂。本专利技术的？聚谷氨酸或其Na+形式，聚谷氨酸盐的阻垢用途，如 下所述，制备以下溶液Al液CaCl2溶液(75mmol/L) A2液CaCl2溶液(3.75mmol/L) B液NaS04溶液(75mmol/L) C液NaHC03溶液(3.75mmol/L) (1)阻CaS04坭实验分别取一定体积的Al液，加入不同体积的，聚谷氨酸(溶于 生理盐水中)或？聚谷氨酸钠盐溶液，在恒温摇床中作用0.5h-lh，再分别加入一定体积的B液，然后放入8(TC水浴中恒温数小时。采 用EDTA滴定法测定溶液中游离的<^2+含量以及阻垢率。 (2)阻CaCOs垢实验在阻CaC03垢实验中，用A2取代A1，用C液取代B液，其它 步骤相同。大分子"聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸盐)的分子量范围 为500,000-1000,000，小分子y-聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸 盐)为3,500-21,000。，聚谷氨酸(或其Na+形式Y-聚谷氨酸盐)是含 有很多a羧基的均聚物，a羧基可以与Ca2+、 Mg^和B^+等金属离子 发生结合，从而使，聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸盐)由自由 巻曲状态转变为致密包覆结块，结合(^2+、 Mg^和B^+等金属离子， 从而阻止这些金属离子形成垢。小分子Y-聚谷氨酸(或其Na+形式i 聚谷氨酸盐)具有比大分子Y-聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸盐) 更优良的阻垢效果首先是小分子，聚谷氨酸(或其Na+形式？聚谷 氨酸盐)比大分子？聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸盐)的水溶 性好；其次是聚羧基与Ca2+、 Mg"和B^+的结合也牵涉到一个结合率 的问题，大分子，聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸盐)虽然羧基 更多，但可能由于其分子量巨大以及空间位阻，其与金属离子有效结 合率比小分子聚谷氨酸(或其Na+形式，聚谷氨酸盐)低；最后，大 分子，聚谷氨酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小分子γ－聚谷氨酸或其Ｎａ↑［＋］形式γ－聚谷氨酸盐，其特征在于，具有阻止金属离子在物体表面形成垢的用途。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙昭，吴自荣，黄静，马骁骏，杨燕，张洪丹，
申请(专利权)人：孙昭，吴自荣，黄静，马骁骏，杨燕，张洪丹，
类型：发明
国别省市：31
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