本發(fā)明涉及凈水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用蠶絲深度凈水的方法。

背景技術(shù)：

水污染一直是一個世界性的問題，每年有數(shù)百萬人死于其引發(fā)的疾病。無論是在發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，越來越多種類的污染物正在進入水資源之中，讓污水處理變得越來越棘手。目前最常用的凈水手段有吸附法、聚沉法、過濾法等，然而它們有一個共同的缺點即選擇性強：一種凈水劑通常只能處理特定種類或特定尺寸大小的污染物，使得凈水的過程變得繁瑣費時。因此人們迫切地需要一種更加高效、穩(wěn)定的凈水方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有凈水技術(shù)存在的選擇性強的缺點，提供一種高效、穩(wěn)定的凈水方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種利用蠶絲深度凈水的方法，其具體步驟如下：

S1、制備蠶絲溶液，經(jīng)冷凍干燥后制得蠶絲固體粉末；

S2、將蠶絲固體粉末加入污水中，混合均勻，使蠶絲終濃度大于4％w/w；

S3、將辣根過氧化氫酶和過氧化氫加入步驟S2所得的溶液中，混合均勻,終致形成透明狀凝膠；

S4、隨著S3中的透明凝膠逐漸收縮，擠出凝膠中的水分，得到白色的凝膠，擠出的水即為凈化后的水。

優(yōu)選地，步驟S1中所述的蠶絲固體粉末的制備方法為：

S11、將蠶繭剪碎，置于5％的NaHCO₃溶液中煮沸，并用玻璃棒攪拌30min，該步驟重復兩次；

S12、用60℃去離子水洗滌步驟S11中所得蠶絲20min，重復三次；

S13、將步驟S12中所得蠶絲置于60℃烘箱中烘干；

S14、將步驟S13中所得蠶絲溶于9.3M的LiBr溶液中，于60℃溶解4h；

S15、用去離子水透析步驟S14中所得蠶絲溶液兩天，每2小時換一次水；

S16、將步驟S15中所得蠶絲溶液冷凍干燥，得到蠶絲固體粉末。

優(yōu)選地，步驟S3中所述的辣根過氧化物酶的終溶度大于10U/ml，過氧化氫的終溶度為3.5mM。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

1、實現(xiàn)無選擇性凈化?，F(xiàn)有的利用凝膠凈水的方法，采用的是先成膠后凈水的方法，成膠的方式包括調(diào)節(jié)PH、溫度、加入表面活性劑或其他極性溶劑(如乙醇)，以促進蛋白聚集、結(jié)晶，屬于物理成膠，采用這種成膠方式獲得的凝膠后，再用凝膠去吸附或者聚沉污染物，這種方法具有較強的選擇性，它需要污染物和凝膠的材料之間有一定相互作用，即該凝膠可以吸附污染物，或者該凝膠會誘導污染物聚集，導致只能選擇性的去除某些種類或者某些尺寸的污染物，因此通常需要結(jié)合其他的方法、多步驟去除水中各種污染物。

而本發(fā)明所述的凈水方法具有邊成膠邊凈水的特點，首先利用蠶絲的化學凝膠過程，先在水中形成透明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就像一張漁網(wǎng)將整個體系網(wǎng)在其中，接著蠶絲中含有的絲素蛋白開始進行物理凝膠，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緩慢收縮，最終將污染物都包裹其中，形成白色凝膠，并擠出干凈的水分，通過化學凝膠和物理凝膠結(jié)合，兩步成膠，從而實現(xiàn)無選擇性的將水中一切污染物全部祛除的目的，不受水中污染物種類和尺寸的限制。其具體原理為：采用辣根過氧化物酶作為催化劑，催化過氧化氫氧化蠶絲中所含的絲素蛋白的酪氨酸，被氧化的酪氨酸之間會形成一種化學鍵——二酪氨酸鍵，這些化學鍵會將絲素蛋白分子鏈鏈接在一起，形成網(wǎng)絡(luò)，達到化學成膠。

2、高效、穩(wěn)定。本發(fā)明所述的凈水方法具有高效、穩(wěn)定的優(yōu)點，對各種常見污染物祛除率均在99％以上，可同時祛除病原體、染料、重金屬離子、抗生素、農(nóng)藥等污染物，克服了現(xiàn)有技術(shù)需要多步驟、多方法結(jié)合凈水的缺點。

附圖說明

圖1除染料實驗結(jié)果

圖2除病原體實驗結(jié)果

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1利用蠶絲深度凈水的具體操作

一種利用蠶絲深度凈水的方法，其具體步驟如下：

S1、制備蠶絲溶液，經(jīng)冷凍干燥后制得蠶絲固體粉末；

S2、將蠶絲固體粉末加入污水中，混合均勻，使蠶絲終濃度等于6％w/w；

S3、將辣根過氧化氫酶和過氧化氫加入步驟S2所得的溶液中，使辣根過氧化物酶的終溶度等于15U/ml，過氧化氫的終溶度為3.5mM，混合均勻,終致形成透明狀凝膠；

S4、隨著S3中的透明凝膠逐漸收縮，擠出凝膠中的水分，得到白色的凝膠，擠出的水即為凈化后的水。

優(yōu)選地，步驟S1中所述的蠶絲固體粉末的制備方法為：

S11、將蠶繭剪碎，置于5％的NaHCO₃溶液中煮沸，并用玻璃棒攪拌30min，該步驟重復兩次；

S12、用60℃去離子水洗滌步驟S11中所得蠶絲20min，重復三次；

S13、將步驟S12中所得蠶絲置于60℃烘箱中烘干；

S14、將步驟S13中所得蠶絲溶于9.3M的LiBr溶液中，于60℃溶解4h；

S15、用去離子水透析步驟S14中所得蠶絲溶液兩天，每2小時換一次水；

S16、將步驟S15中所得蠶絲溶液冷凍干燥，得到蠶絲固體粉末。

實施例2除染料實驗

使用實施例1所述凈水方法凈化含有染料的污水，實驗結(jié)果如圖1所示。

從圖1a中可以看出，利用本發(fā)明所述的凈水方法可以高效去除各種染料，包括羅丹明B(RhB)、羅丹明6G(R6G)、亞甲基藍(MB)、剛果紅(CR)、曙紅Y(EY)、亮綠(BG)，除去率均在99％以上，且染料分子的粒徑通常小于5nm。

從圖1b中可以看出，在高度污染的情況下(3.2mg/ml)，該方法依然可以實現(xiàn)對染料的高效祛除，除去率也在99％以上。

實施例3除病原體實驗

使用實施例1所述的凈水方法進行除病原體實驗，實驗中，我們使用尺寸較小的病原體——病毒作為污染物，得到結(jié)果如圖2所示。

圖2a是處理前溶液的電鏡圖，圖2b是處理后水溶液的電鏡圖，比較兩圖發(fā)現(xiàn)，利用本發(fā)明所述的凈水方法可以有效祛除水中的微小病原體污染物如病毒，說明該方法可祛除污水中大小為納米級別的病毒。

實施例4其他常見污染物祛除實驗

使用實施例1所述的凈水方法祛除污染后的水，并檢測水中各種常見污染物實驗前后的溶度，從而得到各種污染物對應的祛除率，結(jié)果如表1所示。

表1利用蠶絲深度凈水方法祛除水中各種污染物的祛除率

從表1中發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明所述的凈水方法可以高效祛除很多常見的污染物，如重金屬離子、抗生素、農(nóng)藥等，祛除率均高于99％，其中，金屬離子的大小通常小于1nm，說明該方法對于水中污染物的種類選擇性不高，可同時祛除多種常見污染物，且效果穩(wěn)定。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。