[发明专利]一种以家蚕平面丝为基底构建多层复式结构水处理生物膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种以家蚕平面丝为基底构建多层复式结构水处理生物膜的制备方法。本发明依次包括如下步骤：获取家蚕平面丝并提取丝素蛋白水溶液；以丝素蛋白、CaCl₂和和Na₂HPO₄为反应试剂，构建羟基磷灰石/丝素蛋白生物矿化溶液，作为平面丝第一层处理溶液；以丝素蛋白、APTES和TEOS为反应试剂，构建二氧化硅/丝素蛋白生物矿化溶液，作为平面丝第二层处理溶液；将平面丝依次浸泡于一、二层矿化溶液中，取出沥水晾干后重复多次，最终可获得包含有纳米颗粒的多层结构水处理生物膜，进行不同类型污水处理。本发明工艺简单，操作便利，整个过程环保无污染，制得的平面丝可多次重复利用，在污水处理领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于环保应用领域，具体限定了一种以家蚕平面丝为基底构建具有多级结构水处理生物膜的制备方法。

背景技术

目前，我国水污染严重，无论是工业生产中的重金属离子还是生活废弃物均对水造成一定程度的污染。与此同时，中西部地区常年面临干旱、缺水的困境，降雨量高的东部西区也经常出现饮用水资源紧张，用水受限的窘况。水资源污染将直接导致人体健康状况下降，严重影响公共卫生安全。水污染处理的方式多样，工业领域多通过粉末沉淀的方式进行污水处理，生活领域多用过滤膜去除水中杂质。然而，两种方法污水处理范围窄，并且处理成本较高，因此，开发性能优异、价格低廉的水处理生物膜对于污水处理具有重要意义。

家蚕平面丝具有疏松、多孔的结构，与膜类似也具备过滤、吸附的特性。此外，家蚕平面丝易于保存，不易变质，可多次重复利用。

构成平面丝的蚕丝纤维作为高分子生物蛋白，能够与多种化合物离子进行修饰、络合，从而优化平面丝的吸附、滤水能力。由此，将家蚕平面丝与用于工业废水处理的粉末颗粒结合，构建多层结构、复合型的水处理生物膜可开发新的水处理方式，提高污水处理效率。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种一种以家蚕平面丝为基底构建具有多级结构水处理生物膜的制备方法；以家蚕平面丝为基底，通过层层自组装的方式，将无机颗粒逐层沉积在平面丝表面，从而构建多层纳米颗粒沉积的复合型生物膜，用于污水处理。

本发明采用的技术方案如下：

具体包括以下步骤：

步骤1)准备不同尺寸的有机玻璃类平板，将吐丝前的家蚕放置于平板，让家蚕在平板表面均匀吐丝。待家蚕吐丝完全，可获得厚度为0.1-1mm的家蚕平面丝。

步骤2)构建纳米颗粒/丝素蛋白矿化溶液体系：在丝素蛋白溶液中依次加入CaCl₂和Na₂HPO₄，调溶液pH为9.5，持续反应18-24h，获得羟基磷灰石/丝素(HAp/SF)复合溶液，作为平面丝处理第一层溶液；

步骤3)构建二氧化硅/丝素蛋白(SiO₂/SF)矿化溶液体系：在丝素蛋白溶液中加入氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，剧烈搅拌，4℃反应10-15min，滴入硅酸四乙酯(TEOS)，4℃反应20min，转移至25℃室温静置过夜，获得二氧化硅/丝素蛋白(SiO₂/SF)复合溶液，作为平面丝处理第二层溶液；

步骤4)将步骤(1)平面丝浸泡于HAp/SF矿化液中15-30min，取出后沥水晾干，重复浸泡-晾干操作3～5次；

步骤5)将步骤(5)处理后获得的平面丝浸泡于SiO₂/SF矿化液中15-30min，取出后沥水晾干，重复浸泡-晾干操作3～5次。

步骤6)平面丝经步骤(4)和步骤(5)的表面逐层处理后，获得具有多层结构且用于污水处理的生物膜

所述步骤1)中的平面丝厚度为0.1-1mm。

用于吐丝的蚕可选用家蚕或柞蚕、栗蚕等野蚕