可持续性皮革工业论文

1材料、方法、结果和讨论

1.1可生物降解杂化膜

尝试用原料皮修边废弃物牛胶原结合天然聚合物如淀粉、大豆和2-羟乙基纤维素制作可生物降解杂化膜。与纯的胶原膜相比，研发的杂化膜表现出超强的力学、结没有使用有毒性的交联剂。尽管胶原来源于制革下脚料的牛皮，细胞相互作用研究表明，杂化膜具有良好的生物相容性，且随生物聚合物浓度的增加，细胞生长能力增强。这样，来源于原料皮下脚料的胶原表现出是纯净的，无细胞毒性，因此适合于各种生物医学应用。

1.2杂化生物纤维

从废弃动物皮中提取胶原与羟乙基纤维素（HEC）和牛血清蛋白（A）混合，湿纺成生物可降解杂化纤维（C/HEC/A），用戊二醛气体进一步交联，并进行分析。用X-射线衍射和红外光谱研究杂化纤维，其显示的峰与胶原、纤维素、血清相对应。生物聚合基质中掺入纤维素合理改进了杂化纤维的力学性能、膨胀性和热性能。在显微镜下观察到，血清蛋白的加入可改进纤维表面的规整性，而不改变孔隙率。因此，这种杂化生物纤维可潜在用于缝合材料以及不同的生物医学应用。

1.3自掺杂的碳纳米材料

我们曾报道过用胶原废弃物通过简单的高温处理合成多功能碳纳米材料。我们的研究显示，来源于生物废弃物的碳纳米材料具有部分石墨化结构，为洋葱状形貌，合理地掺杂有氮和氧。由于在石墨碳晶格链接有丰富的化学官能团，因此纳米碳材料具有多功能性。我们还证明了它能潜在用于高容量的锂离子电池。结果表明，生物废弃物可潜在转化为高价值的碳纳米材料产品，预示着可用绿色、简单和可持续的方法生产新一代自掺杂碳纳米材料。

1.4导电纳米生物复合材料有人报道了用修边废弃山

羊皮胶原制备多功能生物复合膜的简单方法。方法之一，是将废弃物洗净，于750℃碳化4h，合成导电和磁性石墨纳米材料(GrC)。将修边废弃物中提取的胶原和壳聚糖及GrC结合形成柔韧的、半透明的、导电导磁的微米厚的生物复合膜(GrC/Col–Ch)。随着壳聚糖和GrC浓度的增加，该生物复合膜的导电性逐渐增加。GrC/Col–Ch薄膜的抗张强度在GrC用量10%以下增加时，随之增强，用量再增加，则降低，从扫描电镜断口可观察到这一情况。这种合成的生物复合膜的小磁铁性已被用于磁跟踪和刺激。另一种方法是我们报道的用指甲花叶提取物作为还原剂大规模合成铜纳米粒子。由于煅烧的铜纳米粒子的导电性，我们利用胶原废弃物与之结合制备导电纳米复合膜。当插入电池之间，二极灯管发出光亮，我们证明了这一点。

1.5铬碳核壳纳米材料

当皮变成革的过程中就产生了铬络合胶原废弃物。我们报道的一种简单的热处理方法，将危险工业废弃物转化成铬碳核壳纳米材料，这种材料通过具有自掺杂氧和氮功能的部分石墨化纳米碳层包裹着铬基纳米粒子，如图7所示。由于具有巨大的导电率、发冷光和室温铁磁性，这种新的核壳材料具有多功能。我们证明这种核壳材料能用于电磁干扰（E-MI）屏蔽，或在aza-Michael反应中作为催化剂。因此我们认为皮革废弃物可以瞬间变成高价值的铬碳纳米材料，方法绿色、简单、可规模化，且可持续，在各种应用中具有巨大的潜力。

1.6磁纳米生物复合材料

通过一个简单的方法，利用皮革工业的废弃蛋白胶原和超顺磁性氧化铁纳米粒子制备了一种稳定的磁性纳米复合材料（SPIONs）。通过量热法、显微法和光谱技术证明了螺旋结构胶原纤维和球型SPIONs分子间的相互作用。这种纳米复合材料具有选择吸油性和磁跟踪能力，可用于去除油污。通过热处理转化成了一个双功能石墨化纳米碳材料，吸油后纳米复合材料的环境可持续性在这里也得到了证实，如图8所示。该方法为将生物废弃物规模化转化成有用纳米材料提供了一条的新途径，且廉价、易于规模化。

2结论

证明了将皮革工业生物废弃物转化成有用的复合材料、生物材料和纳米材料的可行方法。我们的结论是：生物废弃物可以转化成高价值的多功能先进材料，建立了一个比较绿色、简单和可持续的方法。因此我们提出，如果一些建议付诸了实践，皮革生产的可持续性在未来真的可行。