一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维及其制备方法和应用

1.本发明涉及纳米吸附材料技术领域，尤其涉及一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维及其制备方法和应用。

背景技术：

2.当今世界正在面临着严重的空气污染，土地污染，以及水环境污染。随着金属电镀、化肥、制革厂、食品、农药等工业的迅速发展，工业废水越来越多地直接或间接排放到环境中，大量废水的产生给人类带来很大的压力。
3.吸附是一种方便简易的工业实用净水方法，其中，静电纺丝纳米纤维材料作为一种高效的吸附工具受到了广泛的关注。电纺纳米纤维具有高的比表面体积和优异的吸附性能，已被用作重金属离子吸附功能材料。就目前而言，电纺纳米纤维材料用于开发高级吸附剂纳米材料有以下几种方案：(1)利用功能基团或分子对纤维进行表面修饰；(2)在静电纺丝过程中，将辅助吸附剂如氧化石墨烯和双环糊精，加入到主体丝状聚合物基体中；(3)开发直接用于吸附的新型电纺纳米纤维材料。第三种方案具有更直接的创新性，设计好的材料可以直接应用，并且通过其他类型吸附剂的加入所产生的吸附作用，往往可以使材料产生更优异的吸附性能。
4.因此，提供一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维及其制备方法和应用，使得到的胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维具有优异的吸附性能是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维及其制备方法和应用，以解决现有技术中纳米纤维材料吸附性能差的技术问题。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)将胶原蛋白溶液、酶溶液顺次与聚乙烯醇溶液混合，得到纺丝溶液；
9.(2)对纺丝溶液进行纺丝处理，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。
10.进一步的，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液的浓度为5～15wt％。
11.进一步的，所述步骤(1)中，聚乙烯醇溶液的浓度为5～15wt％。
12.进一步的，所述步骤(1)中，酶溶液的浓度为0.01～0.05g/ml。
13.进一步的，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液与聚乙烯醇溶液混合的温度为15～35℃，混合的时间为10～20min，混合的转速为500～600r/min。
14.进一步的，所述步骤(1)中，酶溶液与聚乙烯醇溶液混合的温度为15～35℃，混合的时间为0.5～2h，混合的转速为500～600r/min。
15.进一步的，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液、聚乙烯醇溶液和酶溶液的体积比为0.1～7:3～10:2～10。
16.进一步的，所述步骤(2)中，纺丝处理的工艺参数为：注射器的针头直径为0.7～0.9mm，与接收装置的水平距离为10～15cm，灌注速度为0.5～1.5ml/h，时间为8～12h，电压为15～25kv。
17.本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。
18.本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维在废水处理中吸附ni
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的应用。
19.本发明的有益效果：
20.(1)本发明采用的胶原蛋白是生物高分子，动物结缔组织中的主要成分，具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，是一种来源广泛、分布最广的功能性蛋白；聚乙烯醇是一种具备多种优异性能的多羟基环境友好型高分子聚合物，易溶于水，还具有优良的成膜性、附着力和耐溶剂性。将酶加入到上述胶原蛋白/聚乙烯醇混合溶液中，有利于提高纤维富集分子的能力，促进纺锤状结构的形成，进而提高胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的吸附效率。
21.(2)本发明所提供的制备方法简单便捷，并且通过纺丝技术制备得到的纳米纤维呈纺锤状，内含丰富的氢键，具有比表面积较大，纤维直径大小可调控等的优势。
22.(3)本发明制备的胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维在吸附ni
2+
过程中既存在物理吸附，也存在化学吸附，并且物理吸附起主要作用使吸附速率加快，酶与被吸附离子间产生的氢键作用力和范德华力使吸附作用增强，在保留酶活性的同时吸附容量增加。
23.(4)本发明制备的胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维在吸附初期吸附效率很快，随着吸附时间的增加吸附位点趋于饱和，吸附速率缓慢降低，在吸附大约12h后达到吸附平衡。
附图说明
24.图1为实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维sem图；
25.图2为实施例1～3制得的纳米纤维吸附前后的sem图；
26.图3为实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维的红外光谱图；
27.图4为实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维的酶活保留率测试图；
28.图5为实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维吸附性能对比曲线图；
29.图6为实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维在不同吸附时间下吸附性能对比曲线图；
30.图7为使用实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维吸附ni
2+
后离子溶液的电导率测试图；
31.图8中(a)为ni
2+
吸附pseudo-first-order模型，(b)为ni
2+
吸附pesudo-second-order模型。
具体实施方式
32.本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
33.(1)将胶原蛋白溶液、酶溶液顺次与聚乙烯醇溶液混合，得到纺丝溶液；
34.(2)对纺丝溶液进行纺丝处理，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。
35.在本发明中，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液的浓度为5～15wt％，优选为6～14wt％，进一步优选为7～13wt％。
36.在本发明中配制浓度为5～15wt％的胶原蛋白溶液时，优选将5～15g胶原蛋白加入到一定量的去离子水中进行搅拌，搅拌的温度为15～35℃，优选为20～30℃，进一步优选为25℃；搅拌的时间为0.5～1.5h，优选为1h；搅拌的转速为500～600r/min，优选为520～580r/min，进一步优选为550r/min。
37.在本发明中，所述步骤(1)中，聚乙烯醇溶液的浓度为5～15wt％，优选为7～13wt％，进一步优选为9～11wt％。
38.在本发明中配制浓度为5～15wt％的聚乙烯醇溶液时，优选将5～15g聚乙烯醇加入到一定量的去离子水中进行搅拌，搅拌的温度为75～95℃，优选为80～90℃，进一步优选为85℃；搅拌的时间为0.5～1.5h，优选为1h；搅拌的转速为500～600r/min，优选为520～580r/min，进一步优选为550r/min。
39.在本发明中，所述步骤(1)中，酶溶液的浓度为0.01～0.05g/ml，优选为0.02～0.04g/ml，进一步优选为0.02g/ml。
40.在本发明中，所使用的胶原蛋白为上海源叶生物科技有限公司生产的ⅰ型胶原蛋白，聚乙烯醇为日本kuraray公司生产的型号为117的聚乙烯醇。
41.本发明对所述酶的种类没有特殊的限定，本领域技术人员可根据需要选择市售的氧化还原酶、转移酶、水解酶、异构酶、裂合酶和连接酶即可。本发明实施例中优选使用木聚糖酶。
42.在本发明中，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液与聚乙烯醇溶液混合的温度为15～35℃，优选为20～30℃，进一步优选为25℃；混合的时间为10～20min，优选为12～18min，进一步优选为15min；混合的转速为500～600r/min，优选为520～580r/min，进一步优选为550/min。
43.在本发明中，所述步骤(1)中，酶溶液与聚乙烯醇溶液混合的温度为15～35℃，，优选为20～30℃，进一步优选为25℃；混合的时间为0.5～2h，优选为1～1.5h，进一步优选为1.3h；混合的转速为500～600r/min，优选为520～580r/min，进一步优选为550r/min。
44.在本发明中，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液、聚乙烯醇溶液和酶溶液的体积比为0.1～7:3～10:2～10，优选为1～6:4～9:4～8，进一步优选为2～5:5～8:6。
45.在本发明中，所述步骤(2)中，纺丝处理的工艺参数为：注射器的针头直径为0.7～0.9mm，优选为0.8mm；与接收装置的水平距离为10～15cm，优选为11～14cm，进一步优选为12～13cm；灌注速度为0.5～1.5ml/h，优选为0.8～1.2ml/h，进一步优选为1ml/h；时间为8～12h，优选为9～11h，进一步优选为10h；电压为15～25kv，优选为17～23kv，进一步优选为20kv。
46.本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。
47.本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维在废水处理中吸附ni
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的应用。
48.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
49.实施例1
50.将5ml浓度为10wt％的胶原蛋白溶液与5ml浓度为10wt％聚乙烯醇溶液在30℃条件下混合，混合的转速为550r/min，混合的时间为10min，得到胶原蛋白/聚乙烯醇混合溶液，然后再加入2ml浓度为0.02g/ml的木聚糖酶溶液在30℃条件下混合，混合的转速为550r/min，混合的时间为10min，得到纺丝溶液。将纺丝溶液注入针头直径为0.8mm的注射器中并将多余的气泡排出，再将注射器固定于微量射泵上，安装接收装置，使针头与接收装置的水平距离为12cm，灌注速度为1.0ml/h，时间为10h，在电压为20kv的条件下进行纺丝，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维。
51.实施例2
52.将7ml浓度为15wt％的胶原蛋白溶液与10ml浓度为5wt％聚乙烯醇溶液在35℃条件下混合，混合的转速为600r/min，混合的时间为15min，得到胶原蛋白/聚乙烯醇混合溶液，然后再加入4ml浓度为0.02g/ml的木聚糖酶溶液在15℃条件下混合，混合的转速为500r/min，混合的时间为20min，得到纺丝溶液。将纺丝溶液注入针头直径为0.9mm的注射器中并将多余的气泡排出，再将注射器固定于微量射泵上，安装接收装置，使针头与接收装置的水平距离为10cm，灌注速度为1.5ml/h，时间为12h，在电压为25kv的条件下进行纺丝，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维。
53.实施例3
54.将1ml浓度为5wt％的胶原蛋白溶液与3ml浓度为15wt％聚乙烯醇溶液在15℃条件下混合，混合的转速为500r/min，混合的时间为20min，得到胶原蛋白/聚乙烯醇混合溶液，然后再加入6ml浓度为0.02g/ml的木聚糖酶溶液在20℃条件下混合，混合的转速为600r/min，混合的时间为15min，得到纺丝溶液。将纺丝溶液注入针头直径为0.7mm的注射器中并将多余的气泡排出，再将注射器固定于微量射泵上，安装接收装置，使针头与接收装置的水平距离为15cm，灌注速度为1.2ml/h，时间为8h，在电压为15kv的条件下进行纺丝，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维。
55.实施例4
56.将5ml浓度为10wt％的胶原蛋白溶液与5ml浓度为10wt％聚乙烯醇溶液在30℃条件下混合，混合的转速为550r/min，混合的时间为10min，得到胶原蛋白/聚乙烯醇混合溶液，然后再加入6ml浓度为0.01g/ml的木聚糖酶溶液在30℃条件下混合，混合的转速为550r/min，混合的时间为10min，得到纺丝溶液。将纺丝溶液注入针头直径为0.8mm的注射器中并将多余的气泡排出，再将注射器固定于微量射泵上，安装接收装置，使针头与接收装置的水平距离为12cm，灌注速度为1.0ml/h，时间为10h，在电压为20kv的条件下进行纺丝，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维。
57.实施例5
58.将5ml浓度为10wt％的胶原蛋白溶液与5ml浓度为10wt％聚乙烯醇溶液在30℃条件下混合，混合的转速为550r/min，混合的时间为10min，得到胶原蛋白/聚乙烯醇混合溶液，然后再加入6ml浓度为0.05g/ml的木聚糖酶溶液在30℃条件下混合，混合的转速为550r/min，混合的时间为10min，得到纺丝溶液。将纺丝溶液注入针头直径为0.8mm的注射器中并将多余的气泡排出，再将注射器固定于微量射泵上，安装接收装置，使针头与接收装置的水平距离为12cm，灌注速度为1.0ml/h，时间为10h，在电压为20kv的条件下进行纺丝，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维。
59.对比例1
60.对比例1与实施例1的区别仅在于没有添加木聚糖酶溶液，其他操作和技术参数完全相同。
61.性能验证
62.1、扫描电子显微镜测试
63.首先，取实施例1～3和对比例1得到的纳米纤维作为样品，分别使用扫描电子显微镜(型号quanta feg2500，美国pei公司生产)观察纳米纤维的纤维结构，以及纤维之间是否存在黏连、断裂和串珠等现象。然后，将实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维进行吸附(既存在物理吸附，也存在化学吸附，物理吸附起主要作用)，再进行冻干处理后，再使用扫描电子显微镜(sem)观察。具体操作是：将样品粘到贴有导电胶的样品台上，喷金处理后高真空度下测试，测试条件10kv。
64.得到结果如图1、2所示，图1中a对应对比例1吸附前微观结构、b对应实施例1吸附前微观结构、c对应实施例2吸附前微观结构、d对应实施例3吸附前微观结构；图2中a和d对应实施例1吸附前后微观结构、b和e对应实施例2吸附前后微观结构、c和f对应实施例3吸附前后微观结构。
65.由上述结果可以得知，通过吸附前的sem图像可以明显看出木聚糖酶的添加使得纳米纤维的微观形貌发生了较大的变化，原有的光滑纤维形貌变得不均一，添加不同含量木聚糖酶的纳米纤维不同程度上都出现了纺锤形结构，可能是由于木聚糖酶在纳米纤维中的分布不均所致。木聚糖酶在水中具有一定的溶解性，当被溶于水中时，木聚糖酶和聚乙烯醇之间就可能产生一定的氢键，使得纤维富集分子的能力提高，进而导致纤维呈现纺锤状的结构。
66.对吸附后的纳米纤维进行冻干处理后，通过sem图像可以观察到吸附后的纳米纤维膜成蜂巢状，纤维的直径明显增大，原因在于胶原蛋白/聚乙烯醇纳米纤维亲水性较强，与溶剂结合后膨胀变粗。
67.2、傅里叶红外光谱测试
68.取实施例1～3和对比例1制得的纳米纤维作为样品，采用傅里叶变换红外光谱(ftir，nicoletin10mx，美国nicolet仪器公司生产)对样品进行扫描，研究样品中官能团之间的相互作用，将样品与kbr粉按1:100的质量比混合后压成薄片。光谱范围为4000～400cm-1
，分辨率为4cm-1
。得到结果如图3所示。其中0ml对应对比例1，2ml对应实施例1、4ml对应实施例2、6ml对应实施例3。
69.实施例1～3和对比例1在3200～3600cm-1
之间的宽而大的峰为-oh的伸缩振动峰，在2900cm-1
附近的特征峰可能为-ch2的振动吸收峰，而在1650cm-1
处的特征峰可能为-oh的弯曲振动吸收峰，1100cm-1
处可能是c-o-c的反对称伸缩振动吸收峰。随着木聚糖酶的添加，各处的峰值逐渐变弱，这可能是由于木聚糖酶的加入破坏了胶原蛋白与聚乙烯醇之间的连接，但没有新的化学键生成，说明木聚糖酶的加入达到了良好的共混效果。
70.3、酶活测试
71.取实施例1～3制得的纳米纤维作为样品，通过对纺丝前的纺丝溶液(游离酶)和纺丝后的纳米纤维(固定酶)进行酶活保留率测试，最终得到结果如图4所示，其中2ml一列对应实施例1、4ml一列对应实施例2、6ml一列对应实施例3。
72.由上述结果可以得知，随着木聚糖酶含量的提高，纳米纤维对其固定化的能力也逐渐提高，酶活最高保留率可以达到99.65％，较高的酶活保留率可以提高纳米纤维对ni
2+
的吸附性能。通过静电纺丝制备的木聚糖酶固定化的纳米纤维可以对酶活有较大的保留率，这一研究可以为未来酶的轻便化储存提供一定的理论指导和借鉴意义。
73.4、吸附性能测试
74.使用icp-oes仪器进行测试，首先配制离子浓度为0、20、40、60、80和100mg/g的镍不同梯度的标准溶液，依次对其测试后可以得到镍离子浓度的标准曲线，之后将吸附前后的待测重金属溶液取适量于离心管中，每个样连续测量三次后取平均值，得到结果如图5、图6和表1～2所示。
75.同时，对吸附后的ni
2+
离子溶液进行电导率测试，电导率测试采用上海越平科学仪器公司dds-307电导率仪进行测试。将吸附后的待测重金属离子溶液取适量于离心管中，将探头浸入液体中使其没过探头，待示数稳定后读数，连续测量3次后取平均值，得到结果如图7和表1～2所示。
76.其中吸附方法为：分别称取50mg实施例1～3和对比例1所制得的纳米纤维，将其浸泡于50ml浓度为50mg/l的镍标准溶液中，在25℃的条件下以200rpm/min的速度震荡吸附一定时间后，通过icp测量镍标准液以及待测液的浓度，计算吸附量。测得ni
2+
浓度后，根据如下公式计算纳米纤维的的吸附容量：
[0077][0078]qt
(mg/g)是任意时间的吸附量，c0(mg/l)为离子初始浓度，c
t
(mg/l)为测量的离子浓度，v(l)为溶液体积，m(mg)为纳米纤维的质量。
[0079]
表1不同木聚糖酶含量纳米纤维的吸附量和镍离子去除率
[0080][0081]
表2纳米纤维在不同吸附时间的吸附量和镍离子去除率
[0082][0083]
由上述结果可以得知，从图5中可以看出，随着木聚糖酶含量的增加，胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维对ni
2+
的吸附量逐渐增大，未添加木聚糖酶时，胶原蛋白/聚乙烯醇纳米纤维对ni
2+
的吸附性能较差，经过12h吸附后仅为16.49mg/g，随着木聚糖酶溶液添加量的增加，胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维对ni
2+
的吸附性能逐渐增强，当木聚糖酶溶液添加量为6ml时，对ni
2+
的吸附性能达到最大，为23.99mg/g，吸附效率较没有添加木聚糖酶的胶原蛋白/聚乙烯醇纳米纤维提高了45.48％。同时，从曲线图6中可以看出在吸附18h后达到了吸附平衡，添加4ml和6ml木聚糖酶溶液所制备的胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维的吸附结果十分相近。
[0084]
对吸附机理的探究涉及到酶的基因重组过程，在这个过程中，质粒作为酶的载体，酶导入到质粒上，然后质粒导入大肠杆菌，通过一定条件诱导大肠杆菌产木聚糖酶。在基因重组时使用的质粒含有his标签，它会和金属镍相结合。因此，本发明制备的胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维除了原有的蛋白质对重金属的螯合作用之外，还有质粒中的his标签对酶的结合作用，两种作用相互协同，提高了对ni
2+
的吸附性能。
[0085]
同时，对吸附后的ni
2+
离子溶液进行电导率测试，电导率的高低反映了水溶液对电流传导的能力，常用来推测水中离子的浓度。从图7可以看出，通过电导率测试的曲线图与图5、图6得到的吸附结果基本上趋势一致。
[0086]
5、动力学分析
[0087]
将不同木聚糖酶含量下胶原蛋白/聚乙烯醇纳米纤维对ni
2+
的吸附测试结果通过准一阶和准二阶方程拟合曲线如图8所示，拟合数据见表3。
[0088]
表3纳米纤维对镍离子吸附结果拟合数据
[0089][0090]
由上述结果可以得知，pseudo-first-order模型中r
22
大于r
12
，表明在添加了不同
含量的木聚糖酶的胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维的吸附过程中既存在物理吸附，也存在化学吸附，并且化学吸附起主要作用。
[0091]
通过对比pseudo-first-order模型的k1值，可以发现木聚糖酶溶液加入量为2ml的纳米纤维的k1值大于不含木聚糖酶的纳米纤维的k1值，表明在加入木聚糖酶后物理吸附速率加快，木聚糖酶与被吸附离子间产生的氢键作用力和范德华力等使吸附作用增强，吸附容量增加。
[0092]
实施例4～5所制备的胶原蛋白/聚乙烯醇载木聚糖酶纳米纤维，在废水处理过程中同样对ni
2+
具有良好的吸附效果。
[0093]
由以上实施例可知，本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维及其制备方法和应用，本发明首先将胶原蛋白溶液、酶溶液顺次与聚乙烯醇溶液混合，得到纺丝溶液，然后将纺丝溶液进行纺丝处理，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。本发明在纺丝溶液中加入酶，有利于提高纤维富集分子的能力，促进纺锤状结构的形成，提高胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的吸附效率。并且所制得的呈纺锤状的纳米纤维，内含丰富的氢键，具有比表面积较大，纤维直径大小可调控等的优势，在吸附ni
2+
过程中既存在物理吸附，也存在化学吸附，并且物理吸附起主要作用使吸附速率加快，酶与被吸附离子间产生的氢键作用力和范德华力使吸附作用增强，在保留酶活性的同时吸附容量增加。
[0094]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将胶原蛋白溶液、酶溶液顺次与聚乙烯醇溶液混合，得到纺丝溶液；(2)对纺丝溶液进行纺丝处理，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。2.根据权利要求1所述的一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液的浓度为5～15wt％。3.根据权利要求2所述的一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚乙烯醇溶液的浓度为5～15wt％。4.根据权利要求3所述的一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，酶溶液的浓度为0.01～0.05g/ml。5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液与聚乙烯醇溶液混合的温度为15～35℃，混合的时间为10～20min，混合的转速为500～600r/min。6.根据权利要求5所述的一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，酶溶液与聚乙烯醇溶液混合的温度为15～35℃，混合的时间为0.5～2h，混合的转速为500～600r/min。7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，胶原蛋白溶液、聚乙烯醇溶液和酶溶液的体积比为0.1～7:3～10:2～10。8.根据权利要求1所述的一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，纺丝处理的工艺参数为：注射器的针头直径为0.7～0.9mm，与接收装置的水平距离为10～15cm，灌注速度为0.5～1.5ml/h，时间为8～12h，电压为15～25kv。9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法得到的胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。10.权利要求9所述的胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维在废水处理中吸附ni
2+
的应用。

技术总结

本发明提供了一种胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维及其制备方法和应用，属于纳米吸附材料技术领域。本发明首先将胶原蛋白溶液、酶溶液顺次与聚乙烯醇溶液混合，得到纺丝溶液，然后将纺丝溶液进行纺丝处理，得到胶原蛋白/聚乙烯醇载酶纳米纤维。本发明在纺丝溶液中加入酶，提高纤维富集分子的能力，促进纺锤状结构的形成，提高纳米纤维的吸附效率。所制得的纳米纤维，内含丰富的氢键，比表面积较大，在吸附镍离子过程中既存在物理吸附，也存在化学吸附，物理吸附起主要作用，酶与被吸附离子间产生的氢键作用力和范德华力使吸附作用增强，在保留酶活性的同时吸附容量增加。保留酶活性的同时吸附容量增加。保留酶活性的同时吸附容量增加。