可持續性皮革工業論文

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1材料、方法、結果和討論

1.1可生物降解雜化膜

嘗試用原料皮修邊廢棄物牛膠原結合天然聚合物如淀粉、大豆和2-羥乙基纖維素制作可生物降解雜化膜。與純的膠原膜相比，研發的雜化膜表現出超強的力學、結沒有使用有毒性的交聯劑。盡管膠原來源于制革下腳料的牛皮，細胞相互作用研究表明，雜化膜具有良好的生物相容性，且隨生物聚合物濃度的增加，細胞生長能力增強。這樣，來源于原料皮下腳料的膠原表現出是純凈的，無細胞毒性，因此適合于各種生物醫學應用。

1.2雜化生物纖維

從廢棄動物皮中提取膠原與羥乙基纖維素（HEC）和牛血清蛋白（A）混合，濕紡成生物可降解雜化纖維（C/HEC/A），用戊二醛氣體進一步交聯，并進行分析。用X-射線衍射和紅外光譜研究雜化纖維，其顯示的峰與膠原、纖維素、血清相對應。生物聚合基質中摻入纖維素合理改進了雜化纖維的力學性能、膨脹性和熱性能。在顯微鏡下觀察到，血清蛋白的加入可改進纖維表面的規整性，而不改變孔隙率。因此，這種雜化生物纖維可潛在用于縫合材料以及不同的生物醫學應用。

1.3自摻雜的碳納米材料

我們曾報道過用膠原廢棄物通過簡單的高溫處理合成多功能碳納米材料。我們的研究顯示，來源于生物廢棄物的碳納米材料具有部分石墨化結構，為洋蔥狀形貌，合理地摻雜有氮和氧。由于在石墨碳晶格鏈接有豐富的化學官能團，因此納米碳材料具有多功能性。我們還證明了它能潛在用于高容量的鋰離子電池。結果表明，生物廢棄物可潛在轉化為高價值的碳納米材料產品，預示著可用綠色、簡單和可持續的方法生產新一代自摻雜碳納米材料。

1.4導電納米生物復合材料有人報道了用修邊廢棄山

羊皮膠原制備多功能生物復合膜的簡單方法。方法之一，是將廢棄物洗凈，于750℃碳化4h，合成導電和磁性石墨納米材料(GrC)。將修邊廢棄物中提取的膠原和殼聚糖及GrC結合形成柔韌的、半透明的、導電導磁的微米厚的生物復合膜(GrC/Col–Ch)。隨著殼聚糖和GrC濃度的增加，該生物復合膜的導電性逐漸增加。GrC/Col–Ch薄膜的抗張強度在GrC用量10%以下增加時，隨之增強，用量再增加，則降低，從掃描電鏡斷口可觀察到這一情況。這種合成的生物復合膜的小磁鐵性已被用于磁跟蹤和刺激。另一種方法是我們報道的用指甲花葉提取物作為還原劑大規模合成銅納米粒子。由于煅燒的銅納米粒子的導電性，我們利用膠原廢棄物與之結合制備導電納米復合膜。當插入電池之間，二極燈管發出光亮，我們證明了這一點。

1.5鉻碳核殼納米材料

當皮變成革的過程中就產生了鉻絡合膠原廢棄物。我們報道的一種簡單的熱處理方法，將危險工業廢棄物轉化成鉻碳核殼納米材料，這種材料通過具有自摻雜氧和氮功能的部分石墨化納米碳層包裹著鉻基納米粒子，如圖7所示。由于具有巨大的導電率、發冷光和室溫鐵磁性，這種新的核殼材料具有多功能。我們證明這種核殼材料能用于電磁干擾（E-MI）屏蔽，或在aza-Michael反應中作為催化劑。因此我們認為皮革廢棄物可以瞬間變成高價值的鉻碳納米材料，方法綠色、簡單、可規模化，且可持續，在各種應用中具有巨大的潛力。

1.6磁納米生物復合材料

通過一個簡單的方法，利用皮革工業的廢棄蛋白膠原和超順磁性氧化鐵納米粒子制備了一種穩定的磁性納米復合材料（SPIONs）。通過量熱法、顯微法和光譜技術證明了螺旋結構膠原纖維和球型SPIONs分子間的相互作用。這種納米復合材料具有選擇吸油性和磁跟蹤能力，可用于去除油污。通過熱處理轉化成了一個雙功能石墨化納米碳材料，吸油后納米復合材料的環境可持續性在這里也得到了證實，如圖8所示。該方法為將生物廢棄物規模化轉化成有用納米材料提供了一條的新途徑，且廉價、易于規模化。

2結論

證明了將皮革工業生物廢棄物轉化成有用的復合材料、生物材料和納米材料的可行方法。我們的結論是：生物廢棄物可以轉化成高價值的多功能先進材料，建立了一個比較綠色、簡單和可持續的方法。因此我們提出，如果一些建議付諸了實踐，皮革生產的可持續性在未來真的可行。