高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中提取蛋白质的方法技术

一种高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中提取蛋白质的方法，包括以下步骤：(1)污泥沉降，去除上清液以及沙砾，稀释后得到污泥样本；(2)分别用HCl溶液和NaOH溶液浸泡搅拌，再用Na2HPO4‑

【技术实现步骤摘要】
高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中提取蛋白质的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于从初沉污泥中提取蛋白质的方法，属于污泥中蛋白质提取


技术介绍

[0002]污泥是污水处理过程中主要的伴生产物，随着污水处理要求的不断提高，污泥产量持续增长，污泥的处理处置问题已成为水污染防治中面临的重要瓶颈问题。
[0003]污泥富含丰富的有机质，主要成分为蛋白质，其中初沉污泥中蛋白质含量可高达80％，从污泥中提取的蛋白质，可以制备动物饲料、混凝土粘合剂等，并可以同步实现污泥减量化与稳定化，具有显著经济价值与环境效益。
[0004]目前污泥中蛋白质的提取技术包括热酸、热碱、超声、湿氧化等方法。如中国专利文献CN108658411A采用湿氧化的方法从污泥中提取蛋白质，在一定流量的氧气气氛下，以一定的转速和压力进行湿氧化处理，温度为160℃。该方法蛋白质提取效率较好，但温度要求高，耗能大。
[0005]中国专利文献CN103992371A利用超声法和酸法组合循环提取脱水剩余污泥中的蛋白质，虽然超声和酸法结合能更好的发挥作用，提高蛋白质提取率，但超声耗能较高，成本高。
[0006]因此，开发低成本、高效的蛋白提取方法是促进污泥蛋白回收的有效途径之一。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对初沉污泥中提取蛋白质技术存在的不足，提供一种利用高铁酸钾耦合阳离子交换树脂从初沉污泥中提取蛋白质的方法，达到绿色环保、蛋白提取率高的目的，以有效提高经济效益，实现污泥资源化。
[0008]本专利技术高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中提取蛋白质的方法，包括以下步骤：
[0009](1)制备污泥样本：
[0010]将污泥在室温下沉降，去除上清液以及污泥中的沙砾，再用去离子水稀释，得到污泥样本。
[0011]所述污泥为富含蛋白质的初沉污泥。
[0012]所述沉降时间为24
‑
48小时。
[0013]所述稀释的浓度为14
‑
16g/L。
[0014](2)阳离子交换树脂预处理：
[0015]冲洗阳离子交换树脂，然后分别用HCl溶液和NaOH溶液浸泡搅拌，浸泡完毕后用Na2HPO4‑
NaH2PO4缓冲溶液冲洗，调节阳离子交换树脂pH至中性(pH＝7)；最后用去离子水冲洗，真空抽滤，得到Na
+
型阳离子交换树脂。
[0016]所述阳离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂，型号为001
×
7。
[0017]所述冲洗阳离子交换树脂是用去离子水冲洗阳离子交换树脂30分钟。
[0018]所述HCl溶液浓度为1mol/L；NaOH溶液浓度为1mol/L；Na2HPO4‑
NaH2PO4缓冲溶液浓度为0.2mol/L，pH＝7.0。
[0019]所述HCl溶液浸泡搅拌和NaOH溶液浸泡搅拌的时间均为2小时。
[0020]所述HCl溶液和NaOH溶液的用量均为阳离子交换树脂体积的2倍。
[0021]所述分别用HCl溶液和NaOH溶液浸泡搅拌是重复进行两次。
[0022](3)调节污泥pH，投加高铁酸钾和阳离子交换树脂：
[0023]将步骤(1)得到的污泥样本pH调节至7
‑
9，按0.6
‑
0.7g/g VSS(可挥发性悬浮物)的比例投加高铁酸钾，并按3.0
‑
5.0g/g VSS的比例投加步骤(2)得到的Na
+
型阳离子交换树脂；混合均匀，得到混合污泥。
[0024]所述污泥样本pH调节是用浓度为4mol/L的NaOH溶液进行调节。
[0025]所述污泥样本pH最佳的是调节调至8。
[0026]所述高铁酸钾最佳投加比例为0.7g/g VSS。
[0027]所述阳离子交换树脂最佳投加比例为4.0g/g VSS。
[0028](4)厌氧反应：
[0029]将步骤(3)得到的混合污泥置于厌氧瓶中并密封，然后放入恒温振荡器中进行厌氧反应，得到厌氧反应污泥。
[0030]所述进行厌氧反应的条件是在130
‑
140rpm/min，35
‑
50℃下反应12
‑
24小时；最佳为140rpm/min，温度35℃，反应24小时。
[0031](5)离心过滤得到蛋白质粗提液：
[0032]将步骤(4)得到的厌氧反应污泥离心处理，过滤得到上清液，即为蛋白质粗提液。
[0033]所述离心处理是在转速8000
‑
10000rpm的条件下离心5
‑
10分钟；最佳为8000rpm，时间为10分钟。
[0034](6)投加硫酸铵沉淀蛋白质：
[0035]在冰浴条件下，向步骤(5)中得到的上清液中投加硫酸铵，投加过程中不断搅拌至完全溶解，静置后离心处理，得到蛋白质粗提品。
[0036]所述上清液中投加硫酸铵后的溶液中硫酸铵饱和度为80％，所述离心处理是在4℃，10000rpm条件下离心10分钟。
[0037]本专利技术采用的外加化学试剂高铁酸钾绿色高效，阳离子交换树脂可回收利用，均具有环境友好性，符合可持续发展观念。
[0038]本专利技术采用在碱性条件下投加高铁酸钾，增强了高铁酸钾的稳定性，更有利于高铁酸钾发挥强氧化性，促进污泥释放有机物，提高蛋白质提取率，本专利技术实施的方法蛋白质提取效率可达71.93％。
[0039]本专利技术选取的处理对象为初沉污泥，初沉污泥有机物含量高，但一部分是难溶有机物，难以被利用。采用高铁酸钾协同阳离子交换树脂的双重处理，促进了污泥中的难溶有机物转化为可溶性有机物，蛋白质提取率得到较大的提高。
[0040]通过投加硫酸铵沉淀从污泥中提取的蛋白质，进一步证明了高铁酸钾协同阳离子交换树脂在碱性条件下处理污泥能有效的提取蛋白质，合理利用污泥中的有机物。
附图说明
[0041]图1为高铁酸钾耦合阳离子交换树脂处理实验和对比实验中污泥上清液中蛋白质含量及提取率。
具体实施方式
[0042]实施例1
[0043](1)制备污泥样本
[0044]将富含蛋白质的初沉污泥在室温下沉降24h后去除上清液，用筛子去除污泥中的沙砾，用去离子水稀释至14g/L，得到污泥样本。
[0045](2)阳离子交换树脂预处理
[0046]先用去离子水冲洗新购置的强酸性阳离子交换树脂(型号为001
×
7)30min；再用浓度为1mol/L的HCl溶液搅拌浸泡2h，HCl溶液用量为阳离子交换树脂体积的的2倍；然后用浓度为1mol/L的NaOH溶液搅拌浸泡2h，HCl用量为阳离子交换树脂体积的的2倍。重复两次HCl溶液和NaOH溶液浸泡步骤。浸泡完后用0.2mol/L的Na2HPO4‑
NaH2PO4缓冲溶液(pH＝7.0)冲洗，调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中提取蛋白质的方法，其特征是，包括以下步骤：(1)制备污泥样本：将污泥在室温下沉降，去除上清液以及污泥中的沙砾，再用去离子水稀释，得到污泥样本；(2)阳离子交换树脂预处理：冲洗阳离子交换树脂，然后分别用HCl溶液和NaOH溶液浸泡搅拌，浸泡完毕后用Na2HPO4‑
NaH2PO4缓冲溶液冲洗，调节阳离子交换树脂pH至中性；最后用去离子水冲洗，真空抽滤，得到Na
+
型阳离子交换树脂。(3)调节污泥pH，投加高铁酸钾和阳离子交换树脂：将步骤(1)得到的污泥样本pH调节至7
‑
9，按0.6
‑
0.7g/g VSS的比例投加高铁酸钾，并按3.0
‑
5.0g/g VSS的比例投加步骤(2)得到的Na
+
型阳离子交换树脂；混合均匀，得到混合污泥；(4)厌氧反应：将步骤(3)得到的混合污泥置于厌氧瓶中并密封，然后放入恒温振荡器中进行厌氧反应，得到厌氧反应污泥；(5)离心过滤得到蛋白质粗提液：将步骤(4)得到的厌氧反应污泥离心处理过滤得到上清液，即为蛋白质粗提液；(6)投加硫酸铵沉淀蛋白质：在冰浴条件下，向步骤(5)中得到的上清液中投加硫酸铵，投加过程中不断搅拌至完全溶解，静置后离心处理，得到蛋白质粗提品。2.根据权利要求1所述的高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中提取蛋白质的方法，其特征是，所述步骤(1)中污泥为富含蛋白质的初沉污泥。3.根据权利要求1所述的高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中提取蛋白质的方法，其特征是，所述步骤(1)中沉降时间为24
‑
48小时，用去离子水稀释的浓度为14
‑
16g/L。4.根据权利要求1所述的高铁酸钾耦合阳离子交换树脂由污泥中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王羚，刘畅，樊星，王晓东，毕学军，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：