丝胶蛋白的回收新方法及其在纺织品中的应用

论文摘要

蚕丝是一种比较高档的纤维,素有“纤维皇后”之称,在我国的产量也比较大。2005年我国桑蚕丝产量为8.78万吨,2006年为9.3万吨。蚕丝要经过精练加工后才能成为可服用的织物,精练的主要目的是脱除蚕丝中的丝胶组分。丝胶在蚕丝中的含量为20～30%,它的存在会影响蚕丝织物的手感和光泽,也会对蚕丝的染色、整理等后续加工产生影响,因此必须要对蚕丝进行脱胶处理。按脱胶率20%来算,2005年有1.756万吨,2006年1.86万吨丝胶被脱下来。这些丝胶往往被当作废料随废水一起排放,这样不仅污染环境,而且也是对有价值资源的一种浪费。因为丝胶作为一种天然蛋白质,可应用于纺织、医药、食品、化妆品等很多领域,故对丝胶进行回收是非常有意义的。目前正在研究的回收方法有:酸析法、混凝法、有机溶剂法、离心法、超滤膜分离法、冰冻法等,但是这些方法都无法实现工业化生产,为此本文设计了一种新的丝胶回收方法。本文丝胶蛋白回收的原理是:蚕丝脱胶是在碱性条件下进行的,此时丝胶蛋白带有负电荷,利用带有正电荷的阳离子纤维(即阴离子交换纤维)借助静电吸引作用力来吸附溶液中的丝胶蛋白。然后再用酸对吸附后的阳离子纤维进行浸泡或淋洗,此时在酸的作用下丝胶蛋白由负电性转变为中性或正电性。随着酸用量的增加,丝胶蛋白的正电性逐渐增强与纤维上的正电荷产生静电排斥作用,从而从纤维上解吸下来,得到较高浓度的丝胶蛋白溶液,以此达到富集丝胶蛋白的目的。为了准确表述丝胶蛋白在吸附、解吸过程中,溶液中丝胶蛋白含量的变化,本文首先从丝胶蛋白的检测方法开始。选择四种分光光度法来进行丝胶蛋白的含量分析,比较了考马斯亮蓝G250显色法,亮绿SF(淡黄)显色法,刚果红显色法以及紫外分光光度法这四种方法在丝胶蛋白含量测定中的优缺点。最后确定使用紫外分光光度法为本实验中测定丝胶蛋白含量的方法。本文选择粘胶纤维作为制备阴离子交换纤维的基础材料,对阴离子交换纤维的阳离子化改性工艺条件和阴离子交换纤维的交换容量进行了研究。实验得阳离子化改性的最佳工艺条件为:反应温度90℃,反应时间40min,催化剂用量5%(o.w.f)。并且阳离子化改性程度随反应体系中电解质用量的增大而增大。在阴离子交换纤维用于丝胶蛋白回收的过程中,研究发现不同吸附温度条件下,丝胶蛋白对阴离子交换纤维的吸附模型不同。25℃,50℃条件下,符合费莱因德利胥多分子层吸附,而75℃条件下,符合朗格缪尔单分子层吸附。在低丝胶蛋白浓度范围内,随着温度的提高,丝胶蛋白在纤维上的吸附量逐渐增大。在丝胶蛋白解吸过程中,研究发现解吸的最佳条件是:解吸酸度6.8g/L,解吸温度75℃,解吸时间120min,解吸浴比1:40。将丝胶蛋白用于棉织物的后整理,可以在织物表面形成一层蛋白质层,提高织物的皮肤保健功能,同时使洗涤后的织物产生较为明显的凉感特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 我国丝绸行业的发展现状以及丝胶蛋白的应用
• 1.2 丝胶蛋白的性质
• 1.2.1 丝胶蛋白两性性质和等电点
• 1.2.2 丝胶蛋白胶体性质
• 1.2.3 丝胶蛋白变性
• 1.2.4 丝胶蛋白膨润和溶解
• 1.3 丝胶蛋白的回收现状
• 1.4 本课题回收方法的理论及现实依据
• 1.5 本课题主要研究内容
• 2 丝胶蛋白含量测定方法研究
• 2.1 几种蛋白质检测方法的原理
• 2.1.1 紫外（UV）吸收法
• 2.1.2 考马斯亮蓝G250显色法
• 2.1.3 亮绿SF（淡黄）显色法
• 2.1.4 刚果红显色法
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器及原料
• 2.2.2 获得纯丝胶蛋白的方法
• 2.2.3 实验所需试剂的配制
• 2.2.4 不同分光光度法的浓度-吸光度线性关系
• 2.2.5 低丝胶蛋白浓度条件下不同分光光度法的浓度-吸光度线性关系
• 2.2.6 显色条件对分光光度法测试结果的影响
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同分光光度法的浓度-吸光度线性关系
• 2.3.2 低丝胶蛋白浓度条件下不同分光光度法的浓度-吸光度线性关系
• 2.3.3 pH值不同对反应的影响
• 2.3.4 显色剂用量不同对显色反应的影响
• 2.3.5 显色时间不同对显色反应的影响
• 2.3.6 缓冲溶液用量不同对亮绿SF（淡黄）显色反应的影响
• 2.4 本章小结
• 3 阴离子交换纤维的制备研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 离子交换纤维（IEF）概述
• 3.1.2 纤维素化学结构与化学性质
• 3.1.3 纤维素纤维阳离子化改性
• 3.1.4 环氧化合物的结构和化学性质
• 3.1.5 本实验所采用交换容量测定方法原理
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料及仪器
• 3.2.2 阴离子交换纤维制备方法
• 3.2.3 阴离子交换纤维交换容量测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 精制酸性橙Ⅱ染料浓度-吸光度标准曲线
• 3.3.2 反应温度对纤维素阳离子改性影响
• 3.3.3 反应时间对纤维素阳离子改性的影响
• 3.3.4 催化剂用量对纤维素阳离子改性的影响
• 3.3.5 纤维素阳离子改性的正交实验
• 3.3.6 阳离子改性剂用量对纤维素改性程度的影响
• 3.3.7 电解质对纤维素阳离子改性的影响
• 3.3.8 丝胶蛋白回收用阴离子交换纤维的制备
• 3.4 本章小结
• 4 丝胶蛋白在阴离子交换纤维上的吸附、解吸性能研究
• 4.1 界面的吸附、解吸现象
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料与仪器
• 4.2.2 丝胶蛋白浓度-吸光度UV标准曲线测定
• 4.2.3 吸附用丝胶蛋白的制备
• 4.2.4 阴离子交换纤维对丝胶蛋白的吸附速率实验
• 4.2.5 阴离子交换纤维对丝胶蛋白的吸附平衡实验
• 4.2.6 酸浓度对丝胶蛋白解吸性能的影响
• 4.2.7 时间、温度对丝胶蛋白解吸性能的影响
• 4.2.8 浴比对丝胶蛋白解吸性能的影响
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 丝胶蛋白溶液的最大吸收波长曲线和UV标准吸光曲线
• 4.3.2 温度,时间对丝胶蛋白在阴离子交换纤维上吸附的影响
• 4.3.3 温度对丝胶蛋白在阴离子交换纤维上吸附平衡的影响
• 4.3.4 酸浓度对丝胶蛋白解吸性能的影响
• 4.3.5 时间、温度对丝胶蛋白解吸性能的影响
• 4.3.6 浴比对丝胶蛋白解吸性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 丝胶在纺织品舒适整理中的应用研究
• 5.1 纺织品舒适性概念及评价指标
• 5.1.1 纺织品舒适性基本知识
• 5.1.2 纺织品湿热舒适性评价指标
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料与仪器
• 5.2.2 丝素蛋白质溶液制备
• 5.2.3 丝胶蛋白溶液制备
• 5.2.4 丝素丝胶溶液含固量测定
• 5.2.5 丝胶丝素整理工艺
• 5.2.6 交联剂处理工艺
• 5.2.7 接触冷暖感测试
• 5.2.8 水洗工艺
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 致谢