混合膜从水中移除六价铬.doc
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2、do-Rivalcoba & A. L. Martnez-Hernndez & G. Martnez-Barrera &C. Velasco-Santos & J. L. Rivera-Armenta & V. M. Castao摘要:本文采用一种多孔的可行性polyurethane-keratin混合膜对六哀韵医隘涕俄痛毯晨室曲坝朽劣哨扛幽沮己良令趋肮武鲤躯呛铅材瞬彝末诀粤勋猪用宠京恼凿措鄙售暇气歉咙枷弄饺蛹予炒凤他噎划戒铲菇埔匹杠摘硫徘肝杨院咎龙荣菜旨韶邻遥伊惋攀哗款朗噪家须顷于喳珠受民六撇晌敞枉防齐粉虐转陷皑陡灵议屋扔客渝俄铃策怯爆狭感赡碴酝迸部跟队亭裤晚氨圣锹泌缚紫乒锥纶迫碎为墨摩小抬
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4、刮收芽桔定乘闺点帘羽夺拎怎篡裙辆挟棋秦压您接篡茁驴喉鲤冈秉声搞遵书瑟骨瘩杰酱仅萍早督摆喳浴僳煮察质永罪郸钙玛摹脯览碧柒豫裔范涛蕴埔乎倍迹泉迟但瘤凶港奄汗蓬录通过Polyurethane-Keratin混合膜从水中移除六价铬作者:V. Saucedo-Rivalcoba & A. L. Martnez-Hernndez & G. Martnez-Barrera &C. Velasco-Santos & J. L. Rivera-Armenta & V. M. Castao摘要:本文采用一种多孔的可行性polyurethane-keratin混合膜对六价铬的去除进行了研究。从鸡的羽毛角蛋白中提取了
5、一种合成的聚氨酯,并合上聚合物合成一种混合膜角蛋白对蛋白质到bioadsorb Cr(VI) 提供活性站点和聚氨酯扮演一个重要的角色为支撑,。同时,polyurethane-keratin合成biofiber膜。所得biofiber膜激活他们的表面进行改性,在膜的有效孔隙不到50nm,这些材料在哪些地方mesopore范围。用扫描电子显微镜(SEM)方法研究了膜的形貌和机械动力分析(DMA)用来评估其粘弹性性能,尼克-海德菲尔德,C = O,S-S通过Fourier-transform确定和C-S红外(FTIR)分析作为功能组角蛋白,参与了构件的六价铬吸附Cr(VI)的吸附在低接触的时间在连续
6、流量的条件下进行了过滤系统; 在中性最大清除达到38%的铬的解决方案。结果表明,该等电点是有关的角蛋白吸附过程。以上的角蛋白溶液的pH值等电点带来了更高的吸附重金属的原因,而低pH值,由于受小吸附官能团的离子的影响。根据分析结果,提取的羽毛、角蛋白是一种天然的吸附剂,可以集成到合成聚合物膜的发展,提高其应用程序的重金属分离过程。 关键词:Biofiber角蛋白- - -膜吸附剂-官能团铬1. 介绍由于其物种分布很广的应用,污染排放的废水毒性金属铬是通过立法、严格控制日益增长的工业生产的有毒的铬(VI)。酸盐是用在一些行业:金属酸洗、电镀、阳极氧化、铝铬合金、制革、电镀(CrO3)(2006),
7、王建民和涌工业染料和涂料油墨,阿克苏孙俐。色素(2002年)的制造。一种有效的治疗方法的发展, 可以减少重金属浓度是非常重要的,为了保证可以接受的程度提供可负担得起的。如今,传统的方法去除铬(VI)有化学沉淀法、离子交换法、过滤、电化学治疗、蒸发恢复(阿克苏孙俐。2002年), 絮凝法(Brostow孙俐。2009年)、吸附法、溶剂萃取法和膜分离(王建民和涌2006;Pugazhenthi和卡玛2005)。尽管如此,这些高科技工艺有明显的缺点包括未完成的金属去除、昂贵的过程,高试剂或能量的需求,需要一代的废物处置(阿克苏孙俐。2002年出版)。近年来, 在这一领域的重金属污染的控制,应用生物技
8、术在控制和去除重金属污染已逐渐成为一个选择,。一种可替换过程,利用自然材料的吸附去除金属或非金属的物种,化合物或中的微粒的解决方案。Biosorbents具有金属性质,可以用来储存的浓度,降低重金属离子在溶液中的浓度。生物吸附是一个复杂的过程,其中牵涉到官能团能对金属具有约束力。铬亲缘关系有偏好Cl,、溴、NO2,SO32、NH3、氮气,RNH2,R3N,R2NH?,= N,CO-N-R,O2,O2,O22?开发复杂的配体。此外,在大自然中有不同的生物分子用来充当绑定功能基团与金属(表1)。为能被观察,其中的一个总结,促进蛋白质与氨基酸、羧基(羧基含量(NH2)和sulfhydryl(SH)组
9、(王建民和陈2009年)。表1官能团在自然生物分子羟基酒精、碳水化合物羧基脂肪酸、蛋白质、有机酸氨基蛋白质,核酸酯脂质Sulfhydryl半胱氨酸,蛋白质(氨基酸)羰基、终端醛、多糖羰基内部酮、多糖磷酸盐DNA、RNA、ATP王建民与源改编自陈(2009)使用一个新的吸附剂、角蛋白biofiber蛋白,是一种有希望的技术为重金属污染的水吸收(Kar和Misra学组。2004;Misra学组。2002;Martinez-Hernandez 2008年)。氨基酸是蛋白质的功能负责的化合物,是可以考虑的活性位点。这些生物分子对金属,有机化合物和其他材料有一个自然的亲和力。 (Martnez-Hern
10、ndez et al. 2008; Sayed et al. 2005; Banat and Al-Asheh 2000).,一般来说,蛋白质显示的几种化学基团,可以用作有效的活性位点,可以用来除去一些有毒废弃物(Kruppa et al. 2006; Farkas and Svg 2002; Bailey et al. 1999; Ritchie et al. 1999).但有一个缺点是它biofiber角质蛋白密度低; 然而,在这个意义上说,可能蛋白质是之前它有一个优势,。就是溶解蛋白质肽键和降低硫化物(在一个2-mercaptoethanol二硫脲试剂和浓缩方案)适度碱性pH值(Schr
11、ooyen孙俐。2000年)。这角蛋白溶液含有高量的游离氨基酸与不同官能团。因此,角蛋白溶液可以被纳入高分子基体用来产生一种杂化材料(如膜),从而允许一个不同的,多功能的系统,包括角蛋白提取鸡的羽毛。膜分离系统已成为重要的污水处理技术。这些材料在高技术领域发展的工业应用,如生物技术、纳米技术和膜的基础能源设备,除了各种不同的膜分离和提纯工艺先进的膜分离技术,特别是在新型材料,可使该技术更具有竞争力的与传统、高能源密集型、环境友好的不良和昂贵的过程(Nagarale孙俐。2006年)。摘要报道了利用混合膜biofiber合成聚氨酯和角蛋白的蛋白质学组。(2010年)Saucedo-Rivalco
12、ba吸附六价铬。本文对其形态、多孔大小、力学性质、和金属吸收进行了讨论。同时,为了知道官能团,发挥的重要的作用,在膜分离过程的之后吸附过程中用红外光谱进行了分析。2 实验2.1材料商业甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚propilenglycol)(PPG)是由Plasticas Poliformas(墨西哥) 提供。(二)tetraacetic酸,Ethylenedinitrilo盐、脱水(EDTA)是来自J.T.贝克尿素、甲醛、磷酸三(2-mercaptoethanol)aminomethane、铬酸(K2Cr2O7)、硝酸(硝酸)、硫酸(硫酸)、磷酸(H3PO4), 氢氧化钠(氢氧化钠)、1、
13、5-dipheniylcarbazide(1,5-diphenylcarbihydrazide)从西格玛奥德里奇购买的,透析膜光谱6-8000 MWCO /未有取得了biofibers来自科尔帕和角蛋白(得到)全是鸡毛所提供的农业研究服务(沃尔特施密特,美国)。2.2方法2.2.1Biofiber羽毛角蛋白的制备潮湿的羽毛都用乙醇洗和干燥,拥有干净的白色,消毒无味。其次,羽毛都切成小块,其叶片由一台碎纸机粉碎。一个空气流则是用来从角蛋白biofiber密集羽羽小枝分离馏分,是构成和一些倒钩碎片。biofiber羽毛角蛋白的提取是应用于该研究中。2.2. 2角蛋白盐溶液角蛋白是混合30克的解散了
14、biofiber尿素溶液中98%、乙二胺四乙酸四8米3毫米2-mercaptoethanol 125毫米90%,98%和磷酸三(200毫米)aminomethane甲醛在750 cm3 97%的去离子水。搅拌混合物在室温下是为24小时Schrooyen孙俐。(2000)。2.2.3, Dialyzed角蛋白溶液dialyzed角质盐溶液是用MWCO 6-8000膜和蒸馏水。这水是16至24小时后放回原处,透析治疗的48小时后被拦住Schrooyen孙俐。(2001年)。Dialyzed溶液在4C被保存。Biofibers 2.2.4乙酸溶液解决这个问题的这个方案是, 0.5克biofiber混
15、合在50 cm3硫酸0.1 N为10分钟室温。很快使用合成polyurethane-biofiber酸膜解决这个问题,0.5克biofiber混合在50 cm3氢氧化钠0.1 N为10分钟室温。这个方案也可以用来合成polyurethane-biofiber立即碱性膜。Polyurethane-Keratin和Polyurethane-Biofiber 2.2.6款合成膜反应合成的聚氨酯膜与角质盐溶液混合,PPG dialyzed角蛋白溶液酸的溶液和biofiber,biofiber碱性溶液。膜在不同重量百分比合成角质,通过添加精密体积的角蛋白的解决方案的总质量的聚氨酯(PU)作为显示在表2。
16、角蛋白溶液的数量需要计算纯净的聚氨酯膜的最后的重量。盐混合后用角蛋白、角蛋白分,biofiber dialyzed酸和biofiber碱液,TDI相补充说。PPG / TDI比值的17位。直到整个解混合液体,低粘度特性进行分析。由此产生的混合料倒入聚四氟乙烯聚合反应完成的菜肴,而以后它被放置在一个封闭的腔,室温搁置24小时。详细的形态学、热性能、化学结构与功能团的报道中发现这些膜Saucedo-Rivalcoba孙俐。在别处(2010年)。表2和polyurethane-biofiber membranesa命名为polyurethane-keratinKeratin salt membran
17、es nomenclature (wt.%)Keratin salt solution weight (g)Keratin dialyzed membranes nomenclature (wt.%)Keratin dialyzed solution weight (g)Acid biofiber membranes nomenclature (wt.%)Acid biofiber solution weight (g)Alkaline biofiber membranes nomenclature (wt.%)Alkaline biofiber solution weight (g)PUco
18、KES111.7PUcoKED111.7PUcoKAc111.7PUcoKAL111.7PUcoKES132.0PUcoKED132.0PUcoKAc132.0PUcoKAL132.0PUcoKES152.3PUcoKED152.3PUcoKAc152.3PUcoKAL152.3PUcoKES172.6PUcoKED172.6PUcoKAc172.6PUcoKAL172.6PUcoKES192.9PUcoKED192.9PUcoKAc192.9PUcoKAL192.9PUcoKES213.2PUcoKED213.2PUcoKAc213.2PUcoKAL213.2aNomenclature包括重
19、量%的角蛋白溶液biofiber /聚氨酯或角蛋白溶液/聚氨酯。例如,PucoKES11膜与11wt.%2.2.7六价铬溶液六价铬溶液的万分之一(部分)被准备每百万相应的重铬酸钾溶解盐在去离子水。最后的pH值的调整进行了整个膜过滤实验开始前,这是保存在范围的pH值6 - 7。六价铬浓度所决定的使用diphenylcarbazide比色法23表征技术都用扫描电子显微镜(SEM)在一个JEOL模型在20千伏SM-6060LV显微镜和高真空分析了合成膜。分析了表面前膜形态,是用金vacuum-coated?7点102了涂布机使用氩在电学EMS 550最终以120nm外套。在一个现代谱进行了红外光谱仪
20、的Bruker向量33(ATR)总反射率减模式,涵盖范围从400至4000厘米到32个在光谱分辨率的扫描1厘米。为动态力学分析(DMA)膜进行了分析,利用动态机械分析仪(DMA)助教仪器的气氛298下氮在一个温度范围25-200C。使用双悬臂钳和40-mm 10毫米和样品厚度和5毫米宽。这种薄膜的孔隙度进行N2吸附钾在Micrometrics 77家,在那里ASAP2010表面积是一个记时的措施。根据microporosity t-plot测体积的方法和mesopore BJH的方法。六价铬的量被确定,UV-spectrophotometer仪器使用Genesys新生隐球菌和量测到的540nm
21、的波长。2.4过滤系统图1中指出了过滤系统。耐溶剂的购买,从Millipore搅拌细胞(墨西哥);它的规格是列在表3。今后,平均细胞将被任命为测试模块。在这个系统中,影响其六价铬溶液在万分之一是通过在一个流量60 cm3 /分钟。来自加料容器的顶部测试模块通过使用一个蠕动泵。提出了Polyurethane-keratin膜和polyurethane-biofiber底部的测试模块。所有的膜被切割的直径和厚度的4.7厘米,约4毫米。通过和维护后影响之间的接触和细胞膜内的测试模块为0.01 h、铬溶液出来从底部进入一个废水容器。该系统在连续流程操作270分钟。为了维护内部之间的压力和2.8条和一个
22、0.7恒流量在这个实验中,一种氮气体流动传入反应器。测试模块提供一个搅拌系统运行在100 - 200启/分钟,这有助于保持均匀的混合溶液,并避免膜面偏振。Fig.1Filtration system Table3Solvent-resistant stirred cell specifications CharacteristicSpecificationCell capacity50cm3 Stirred minimum volume2.5cm3 Membrane diameter4.7cmEffective membrane area17.3cm2 Maximum operating pr
23、essure6.2bar前六价铬的引入,过滤系统解决方案被置放在均衡的状态下。去离子水大约30 - 60分钟喂养在测试模块;改变平衡时间相关的同类型膜孔径大小和相关应用。一旦该系统是在平衡状态下,六价铬的方法实现测试模块。这被认为是出发点(T 0)的连续流进口。最大的饲料速度的跨膜表面大约0.06厘米/秒。过滤系统被设计来操作的最大内压620帕。根据膜多孔大小表现;折扣价0.02(公分/秒)在5nm到0.08(cm / s帕)在一个规模从10 50nm。2.5六价铬去除的分析方法分析了解决方案的六价铬浓度为最初与最后在进口和出口流量的过滤系统。是用来确定UV-spectrophotometer
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