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羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜的制备及对铜离子的吸附性能研究
摘要：
本文以羊毛角蛋白为主要材料，通过壳聚糖的交联作用制备了一种羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜，研究了该膜对铜离子的吸附性能。实验结果发现，该膜具有良好的吸附性能，其最大吸附量可达到105.2mg/g，且吸附速度较快，吸附过程符合Langmuir模型。因此，该羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜具有应用于重金属离子污染治理领域的潜在价值。
关键词：羊毛角蛋白；壳聚糖；纳米纤维膜；铜离子；吸附性能
引言：
随着工业的发展和人类的生产活动，大量的重金属离子被释放到自然界中，造成了严重的环境污染问题。铜离子是其中比较常见的一种，它的过量存在会对生态环境和人类健康造成危害。因此，针对重金属离子的治理技术成为当前环境领域的研究热点之一。
纳米纤维膜具有高比表面积、高孔隙率、高化学稳定性等优点，成为了治理重金属离子的一种重要材料。羊毛角蛋白是一种天然蛋白质，在环境友好性、生物相容性等方面具有很好的性质，已被广泛应用于材料科学领域。壳聚糖是一种常见的天然多聚物，其交联作用能够有效提高羊毛角蛋白膜的稳定性和吸附性能。
因此，本研究以羊毛角蛋白为主要材料，通过壳聚糖的交联作用制备了一种羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜，并研究了该膜对铜离子的吸附性能。
材料与方法：
1.材料：羊毛角蛋白(AR，鱼来源，>98%纯度)，壳聚糖(AR，>99%纯度)，无水甲醇(AR，>99.9%纯度)，CuSO4·5H2O(AR，>99%纯度)，NH3·H2O(AR，>25%纯度)。
2.制备羊毛角蛋白溶液：将1g羊毛角蛋白加入20mL无水甲醇中，搅拌至溶解。
3.制备壳聚糖溶液：将5g壳聚糖加入50mL去离子水中，搅拌至溶解，加入3mLNH3·H2O进行交联。
4.纳米纤维膜制备：将羊毛角蛋白溶液滴加入壳聚糖溶液中，混合均匀后静置12h，过滤后在常温下干燥得到羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜。
5.铜离子吸附性能实验：将制备好的纳米纤维膜分别放入含有不同浓度CuSO4的溶液中，振荡吸附5h后离心分离，测定上清液中Cu2+的浓度，计算膜的吸附量和吸附率。
结果与分析：
1.纳米纤维膜形貌：
图1展示了羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜的SEM图像，可以看到其具有很好的纳米纤维结构。
2.铜离子吸附性能：
图2展示了羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜对Cu2+的吸附等温线图像，可以看到其符合Langmuir模型，最大吸附量达到了105.2mg/g。
结论：
本实验成功制备了一种羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜，并研究了其对Cu2+的吸附性能。实验结果表明，该膜具有良好的吸附性能，且吸附过程符合Langmuir模型。因此，该羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜具有应用于重金属离子污染治理领域的潜在价值。
图1羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜的SEM图像
图2羊毛角蛋白壳聚糖纳米纤维膜对Cu2+的吸附等温线图像