【摘要】： 由于環(huán)境問題日益突出,使環(huán)境友好材料取代部分合成材料成為研究熱點。羽毛角蛋白具有可再生、貯量豐富、質(zhì)量及供應(yīng)穩(wěn)定等優(yōu)點。本研究以羽毛為中心進行了如下研究: 1、綜述了羽毛的形成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)及組成。系統(tǒng)介紹了羽毛研究中的表征方法,紅外光譜、拉曼光譜、x-射線衍射是研究羽毛的主要方法,光學顯微鏡、電子顯微鏡也是研究羽毛重要手段。對羽毛的應(yīng)用進行了分類討論。羽毛首先被用于填充保溫材料,近來的研究還可以利用羽毛進行紡織;大多數(shù)羽毛應(yīng)用研究均集中在水解羽毛領(lǐng)域,其中酸水解、堿水解以及在氧化劑或還原劑存在下的酸、堿水解均有較多的研究,也有利用高溫水及近臨界水水解羽毛的研究。生物法水解羽毛是近年來的研究熱點,但目前的研究主要集中在尋找有效的角蛋白水解酶及菌類。羽毛可用于高分子增強材料,羽毛還被用于吸附有機物及無機重金屬離子。 2、以離子液體氯化1-丁基-3-甲基咪唑為溶劑,溶解羽毛,用乙醇再生后得到再生羽毛顆粒(RF)。RF的結(jié)晶度有所下降,其β-折疊的比例為31.71%,低于羽毛(47.19%)。原羽毛為疏水性物質(zhì)而RF顆粒表面卻變成了親水性表面,其水接觸角由羽毛的138°降低為76°。RF顆粒能高效地去除污水中的Cr(Ⅵ)離子。羽毛的離子液體溶液經(jīng)水或乙醇再生,直接過濾可得到羽毛角蛋白紙,其機械性能很差。加入少量成膜劑聚乙烯醇或聚乙烯醇縮丁醛后的羽毛離子液體溶液可制備透明的羽毛角蛋白膜。由于聚乙烯醇縮丁醛的疏水性較強,其雖然可以提高膜的機械性能,但所得膜仍很脆。聚乙烯醇的親水性遠大于聚乙烯醇縮丁醛,所以其能極大地提高膜的機械性。該工作為離子液體及廢棄羽毛的利用提供了新途徑。 3、通過多種化學方法對羽毛進行了處理,(1)以不同濃度的氫氧化鈉溶液進行處理;(2)在氫氧化鈉溶液中用環(huán)氧氯丙烷(Epi)進行交聯(lián),制得Epi修飾羽毛(EpiF);(3)在氫氧化鈉溶液中,以Epi為交聯(lián)劑,用乙二胺進行修飾,制得乙二胺修飾羽毛(EAEpiF)。利用FT-IR、XRD、SEM、元素分析和水接觸角對化學處理羽毛的結(jié)構(gòu)進行了研究。結(jié)果表明,當僅以氫氧化鈉溶液處理羽毛時,反應(yīng)只在羽毛表面進行,羽毛表面的角蛋白片段將分層脫落,進而溶解在氫氧化鈉溶液中。不同濃度的堿處理后的羽毛在結(jié)構(gòu)及性質(zhì)上均相似,對陰離子型金屬離子Cr(Ⅵ)離子的吸附能力雖然較原羽毛有所提高,但仍較弱,吸附屬于物理吸附。堿處理羽毛對金屬陽離子Cu(Ⅱ)離子的吸附能力有很大的提高,但吸附仍是物理吸附。EpiF對低濃度的Cr(Ⅵ)離子有很強的吸附能力。EAEpiF為親水性材料,在很寬的濃度范圍內(nèi)(10-80ppm),對Cr(Ⅵ)離子均有90%以上的去除率,其吸附可能屬化學吸附;但對銅離子的吸附較弱,屬物理吸附。 4、以羽毛為原料,鈦酸丁酯為前驅(qū)體,通過在羽毛表面的緩慢水解膠凝過程,制備了納米二氧化鈦/羽毛復合材料。最佳制備條件為:羽毛經(jīng)0.1 mol·L~(-1)的NaOH水溶液處理后,在1。5%的鈦酸丁酯乙醇溶液中回流反應(yīng)24 h。通過x-射線衍射分析表明復合材料中的TiO_2為無定型態(tài)。掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示,復合材料中的TiO_2為一均勻涂層。雖然成功制備了二氧化鈦/羽毛復合材料,但實驗表明此復合材料無光催化性能。 5、利用溶膠-凝膠法制備了二氧化鈦/羽毛復合材料。XRD結(jié)果表明,復合材料中的二氧化鈦為銳鈦礦型。以酸性大紅3R和丁基羅丹明B為模型污染物,對復合材料的光催化降解能力進行了考察。結(jié)果表明,復合材料對酸性大紅3R的去除率很高,在20 min內(nèi)可去除80%。復合材料對陰離子型染料有極強的吸附作用,對酸性大紅3R的吸附可達到0.27g·g~(-1),其吸附為化學吸附。對陽離子型染料丁基羅丹明B的吸附較弱。由于羽毛纖維的固有性質(zhì),其可以很方便地通過過濾回收,解決了TiO_2光催化劑回收困難的問題。 6、利用硝酸、醋酸、乙醇的不同配方,研究酸處理羽毛的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。羽毛經(jīng)硝酸處理后,其角蛋白中的部分胺基被陽離子化。硝酸處理后的羽毛(NF)對陰離子型染料酸性大紅3R有極強的吸附能力,屬于化學吸附。對陽離子型染料丁基羅丹明B的吸附能力相對很弱,但吸附作用力很強,屬于化學吸附:NF對陰離子型金屬離子Cr(Ⅵ)離子有強的吸附能力,與Cr(Ⅵ)離子之間存在強相互作用,可能為陰陽離子之間的靜電相互作用,屬于化學吸附:Cr(Ⅲ)離子雖然屬陽離子,NF對其也有一定的吸附,但相互作用較弱,屬物理吸附;NF對其它金屬陽離子如:Cu(Ⅱ)離子、Mn(Ⅱ)離子、Co(Ⅱ)離子等均無吸附,因此,經(jīng)硝酸處理的羽毛可用于選擇性吸附污水中的總鉻。
【圖文】：

自然存在及其功能類所特有的一種皮膚衍生物，它對于鳥類來說至關(guān)重要，他脊椎動物的重要特征之一，因而關(guān)于羽毛的起源也是[’〕。由于帶羽毛恐龍化石的發(fā)現(xiàn)以及發(fā)育生物學的進展，化的研究有了巨大進展。從化石保存的羽毛形態(tài)在已，原始羽毛為簡單的纖維狀結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)在虛骨龍類演化化事件是羽軸和由羽枝與羽小枝組成的羽片的出現(xiàn)。從發(fā)生在手盜龍類演化的早期。最后，，具有飛行特征的羽出現(xiàn)，羽毛主要特征在鳥類起源之前都己進化產(chǎn)生，羽毛個虛骨龍類的一個特征。這一演化圖景得到了分子生物持[2]。羽毛可分為3種:正羽、絨羽和毛羽〔’]。

陜西師范大學博士學位論文正羽 (contourfeather):(見圖1一l)被覆在體表的結(jié)構(gòu)復雜的大型羽片，分布在軀干、翼和尾部。主要功能是飛翔。正羽由中央中空的羽軸和兩側(cè)寬而薄的羽片構(gòu)成。羽軸下段不具羽片的部分稱羽柄，羽柄深陷入羽囊中，而羽囊是由表皮包圍并向內(nèi)陷入真皮的一個筒狀深凹。羽柄末端有小孔，稱下臍，向內(nèi)與羽柄內(nèi)腔相通，是真皮乳頭供羽毛營養(yǎng)的通路。羽柄與羽片交界處的腹面也有一孔，稱上臍，由此孔生出發(fā)育不全的副羽。羽片是羽軸向兩側(cè)斜生出的平行羽枝，每一羽枝的兩側(cè)又生出許多帶鉤或帶槽的羽小枝，它們與相鄰的羽小枝相鉤結(jié)，這樣羽枝和羽小枝就連接為一個平整而有彈性的羽片
【學位授予單位】：陜西師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X70

【引證文獻】

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1 楊永梅;;表面活性劑在黑鴨絨漂白中助漂作用研究[J];黃山學院學報;2010年05期

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1 盧璐;羽毛液體過濾材料吸附Cu~（2+）機理研究[D];東華大學;2011年

本文編號：2595062