[发明专利]一种带毛动物皮或毛的电降解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带毛动物皮或毛的电降解方法，属于蛋白质化学化工领域。

技术背景

自20世纪40年代起，电化学在各种化学电池、工业电槽、电腐蚀等方面进行工业化应用。半个世纪来，随着对化学反应过程中能量转换与传递实质的深入研究和认识，电化学已逐渐成为化学学科的重要研究领域和综合性技术，同时也推进了电化学在合成电化学、生物电化学、环境电化学方面的进步给绿色有机合成、生物材料的新功能开发、废水的处理提供了新途径，在工业化节能减排上已显现出重要的作用。对合成化学，尤其是有机合成化学提出了应当符合“原子经济性”，即反应产率高、副产物少，且低能耗、过程中无毒无害或低毒低害。传统的合成催化剂或媒介试剂是很难达到这种要求的，以原子经济性为目标的绿色合成将逐步形成一个新的前沿学科，有机电合成将成为这个大学科的重要分支之一。把最清洁电子作为试剂，有机电合成具有以下优点：1)过程洁净。以电子的得失完成氧化还原反应，不同于一般的催化反应，它无需外引入催化剂、氧化剂或还原剂，因此后续处理简单，无或基本无“三废”；2)反应条件温和。如在较低的温度、常压下即可完成合成，尤其对不稳定的复杂分子结构的有机物的合成尤为有利；3)节能高效易控。在要求温度、压力、长时间反应时，体现在综合能耗少，副产物少。较低、可调的极间电压可接近反应热力学的要求值，反应速度完全可以通过调节电流来实现，为自动化连续操作打下了基础；4)特异性好。对电子转移敏感的分子或基团可以被选择性地作用以达到设定的要求。因此电化学合成作为新型的绿色合成方法，必将成为21世纪各化学基础学科和应用技术研究的热点。尽管目前的研究多限于简单分子的合成，相信不久将来会在复杂、易变的合成大分子和天然生物质绿色转化工程上出现广阔的应用。

目前，绝大多数的制革厂使用硫化碱脱毛。其优点是费用低、快速、脱毛干净，保证皮革产品质量，能适应各种皮革的生产。问题是硫化物的水溶液pH大于14，能够快速溶解角蛋白，导致涂敷脱毛能够迅速，但大量的硫化物与溶解的毛混和无法回收。其次，排出的废水中COD(化学需氧量)、BOD(生物需氧量)、TSS(悬浮固体物总量)和S2-(硫化物)含量很高，废液沉淀后产生很多污泥，处理困难，给环境带来严重的污染。由于硫化碱含量高及其对生物界的毒性作用，硫化钠脱毛过程产生的残液及挥发进入空气的硫化氢给人与设备造成伤害与腐蚀。

动物毛是最重要的角蛋白来源，大量的动物毛利用无法用于纺织，但又是制造蛋白饲料的好原料，降解毛的方法主要采用碱法、还原法，产物的纯化比较困难，废水排出多。与传统的硫化物及石灰涂敷脱毛工艺相比，该工艺较皮质损失少，皮革产品质量稳定，无污泥，少量废水排放，废水处理成本降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种带毛动物皮或毛的电降解方法，其特点是利用电化学技术处理动物角蛋白，在电流作用下电解NaCl或NaSO₄，对角蛋白的双硫键进行氧化破坏，对蛋白质肽键造成水解。根据电流作用的强度与程度，可以使毛蛋白降解为粉状及溶液。替代用碱水解毛蛋白的技术。

本发明的目的由以下措施实现。

带毛动物皮或毛的电降解方法包括以下步骤：

以固体导电物为阴阳两极的电解池，在温度30～50℃的100～500份水中，加入浓度为2～5g/L的NaCl或Na₂SO₄作为支持电解质，再加入电解质溶液10wt％的带毛动物皮或毛放入电解池内，使带毛动物皮或毛全部被浸入电解质溶液，调节直流稳压电源电压使电解过程中的电场电压为4～12V，电流维持在80～200mA，搅拌下降解60～120min，当带毛动物皮或毛被降解后用离心机分离，分别收集降解的毛溶液与动物皮或降解的毛溶液。

电解池为木质滑槽或环氧树脂包层滑槽，滑槽中阴阳两极的固体导电物为不同材料制造，其中阳极用石墨、铁材料制造；阴极用石墨、铁、铝、钛材料制造；电极被固定在滑槽的两端，分别与直流电源连接。

滑槽整体表面为绝缘的玻璃钢、塑料、木质或环氧树脂涂层材料制造。

被电降解的带毛动物皮为猪皮、羊皮、牛皮；毛为动物羽毛。

带毛动物皮或毛的电降解方法制备得到的动物皮或毛降解溶液。

动物皮用于制革，毛降解溶液用于制造蛋白粉。

本发明具有如下优点：