【摘 要】
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由于制革工业废水中存在着大量的蛋白质,会造成水体富营养化。因此,亟需一种吸附剂用于吸附分离废水中的蛋白质,从而为蛋白质的回收再利用提供方案,助力废水污染物的高附加值利用。本论文以生物质材料作为模板,以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源前驱体,采用溶胶-凝胶工艺,然后通过煅烧去除模板,最终得到多孔二氧化硅（SiO2）微球吸附剂材料。通过一系列的表征方法对材料的性质、孔道结构、形貌进行分析,并以牛血清蛋白（
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由于制革工业废水中存在着大量的蛋白质,会造成水体富营养化。因此,亟需一种吸附剂用于吸附分离废水中的蛋白质,从而为蛋白质的回收再利用提供方案,助力废水污染物的高附加值利用。本论文以生物质材料作为模板,以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源前驱体,采用溶胶-凝胶工艺,然后通过煅烧去除模板,最终得到多孔二氧化硅（SiO2）微球吸附剂材料。通过一系列的表征方法对材料的性质、孔道结构、形貌进行分析,并以牛血清蛋白（BSA）和溶菌酶（LZ）为吸附对象,探究多孔SiO2微球对蛋白质的吸附性能;以黄牛皮制革软化废水为实例,探究多孔SiO2微球在蛋白质吸附应用中的可行性。具体内容如下:（1）以鱼皮胶原蛋白为生物质模板,以TEOS为硅源前驱体合成了具有多孔结构的SiO2微球（C-PSM）,当胶原蛋白用量为0.0010 mol、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）用量为0.015 mol、TEOS用量为2 mL、1,3,5-三甲苯（TMB）添加量为TMB/CTAB质量比0.5时,所合成的C-PSM是具有微孔和介孔的多孔结构SiO2微球。通过XRD、XPS、SEM、TEM、BET等现代仪器对材料的性质和结构进行分析。以LZ和BSA为目标蛋白,C-PSM对LZ和BSA的最大吸附容量分别为49.5 mg/g和61.0 mg/g,其吸附过程均符合拟二级吸附动力学模型,同时,C-PSM对LZ的吸附等温线模型符合Langmuir等温线模型,对BSA的吸附等温线模型符合Freundlich等温线模型。C-PSM在经过6次循环后,吸附率仍达到90%以上。此外,C-PSM对实际制革工业废水中的蛋白质也有一定的吸附分离效果。（2）为验证本论文提出的以生物质模板合成多孔SiO2微球方法的普适性,又以BA栲胶为生物质模板,合成了具有多孔结构的SiO2微球（BA-PSM）,当BA栲胶用量为0.02mol、CTAB用量为0.016mol、TEOS用量为2 mL时,所合成的BA-PSM是具有微孔和介孔的多孔结构二氧化硅空心微球。在最优条件下合成的BA-PSM对LZ和BSA的最大吸附容量分别为46.9 mg/g和48.3 mg/g,吸附过程符合拟二级线性速率方程,同时,BA-PSM对LZ的吸附等温线模型符合Langmuir等温线模型,对BSA的吸附等温线模型符合Freundlich等温线模型。BA-PSM在经过6次循环后,吸附率仍达到80%以上。此外,BA-PSM对实际制革工业废水中的蛋白质也有一定的吸附分离效果。（3）进一步提高吸附剂吸附能力,本论文又提出氧化石墨烯与多孔SiO2微球复合材料。以鱼皮胶原蛋白为生物质模板,加入氧化石墨烯粉末（GO）,合成了氧化石墨烯/多孔SiO2微球复合材料（GO/C-PSM）,当GO添加量为GO/CTAB质量比0.1时,所合成的GO/C-PSM是具有微孔和介孔的多孔结构SiO2微球。以LZ为目标蛋白,GO/C-PSM对LZ的最大吸附容量为45.4 mg/g,其吸附过程均符合拟二级吸附动力学模型,同时,GO/C-PSM对LZ的吸附等温线模型符合Langmuir等温线模型。GO/C-PSM在经过5次循环后,吸附率仍达到80%以上。此外,GO/C-PSM对实际制革工业废水中的蛋白质也有一定的吸附分离效果。
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