一種生命體無骨組織中的碳的提純方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及碳提純技術領域，具體而言，涉及一種生命體無骨組織中的碳的提純方法。
【背景技術】
[0002]現有工業用碳及高純石墨多利用石墨礦、煤炭、碳化木材等來獲取碳源，通過這些方式獲取的碳資源有限，而且可能會破壞環境。而地球上大部分生物是碳基生命，以碳水化合物作為生命體的基本組織結構，在碳基生命的各個器官或生物組織中都含有不同比例的碳。但現有技術中，對這些碳的提取卻處于空白階段，更不用說對其進行提純。如專利US20030017932A1雖然引用、描述了工業石墨的提取方法，但卻并沒有提出基于生命組織元素物質基礎的碳提純方法。
[0003]此外，對生命組織中含有的碳進行提取也存在很大的難度，因為現有工業中多是針對石油或礦物中含有的大量重金屬鹽和硅酸鹽進行提取的，而生命體中含有的物質主要是糖類、蛋白質等，所以現有的提取方式對于生命體中的碳提取也并不適用。而且現有的對含硅石墨礦的提取方法中，都會先進行強堿處理(如專利CN101973545A、CN101920957A、CN101439856中提及的方法)，但生命體中的蛋白質若處于強堿環境下，就會被溶解，就會導致生命組織碳的流失。而在提取純度方面，若要對生命體進行碳提取，則其中角蛋白的純度只能達到30?50% (如專利US20080145299A1)，頭發的純度也只能達到98?99%(如專利W02009091285A1)，若要將其運用于鉆石培育，這樣的碳的純度是非常低的，若要將純度99%的生物碳用于鉆石培育，都還需要添加40倍的高純工業石墨，才能獲得純度為99.975% 的碳。
[0004]因此，現有的碳提純的技術仍然不夠成熟，對于如何提取生命體中的碳更是有待研究，也基本無法提取出純度非常高的碳。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供了一種生命體無骨組織中的碳的提純方法，以改善現有技術中難以提取出生命體中的碳，即使提取后，碳的純度也不夠高的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]一種生命體無骨組織中的碳的提純方法，包括以下步驟:
[0008]a.隔絕空氣烘干無骨組織，粉碎，得到粉料；
[0009]b.將所述粉料放入容器中，隔絕空氣，并通入保護性氣體和還原劑排走所述容器中殘留的空氣，然后將所述粉料加熱至600?1200°C，在此溫度下進行碳化反應，再除雜，得到碳粗品；
[0010]所述還原劑為還原性氣體或還原性金屬，所述還原性氣體的體積占氣體總體積的5?10%，所述還原性金屬的質量占固體總質量的2?8% ;
[0011]C.采用酸洗、高溫石墨化提純、氯化焙燒中的一種或多種對所述碳粗品進行進一步提純除雜；
[0012]d.對步驟c所得物質進行元素分析，檢測碳純度，若碳純度小于99.9%，則返回重復a、c的步驟，直至碳純度在99.9%以上。
[0013]相對于現有技術，本發明包括以下有益效果:本發明通過三個步驟提純除雜，在步驟a中，首先是隔絕了空氣再進行烘干，如此，能夠有效的避免在烘干過程中，空氣中的雜質或者其他元素物質與無骨組織接觸，從而就避免了空氣中的雜質落入無骨組織中，也避免了在烘干溫度下，空氣中的其他元素物質與無骨組織發生反應，產生更多的雜質，或者氧化無骨組織中的碳元素。
[0014]在步驟b中，主要目的是發生碳化反應，生成單質碳，同時將氫、氧、氮、磷、硫等雜質元素以及過多的水分除去。另外，該步驟也是進行了隔絕空氣的處理，同時還通入了保護性氣體和還原劑，一方面，排除了容器中殘留的空氣，另一方面，還原劑的添加能夠有效避免在高溫狀態下，粉料中的碳被氧化，而還原劑的量又控制在較少范圍內，所以也能夠避免粉料中的碳與還原劑反應。粉料中可能含有的氫、氧、氮、磷、硫等雜質元素的熔點非常小，在隔絕了空氣的600?1200°C的高溫狀態下，這些雜質元素極易被碳化，會因受熱而分解，從容器的排氣口逐漸被排出，如此，這些雜質元素就能夠通過高溫加熱被除去，而由于是以無骨組織為原料，所以其中可能含有水分較多，在高溫加熱下，其中的水分也會蒸發掉。當然，在排氣口緩慢排氣的過程中，進氣口也緩慢的繼續通入保護性氣體，避免外界雜質氣體從排氣口進入，不過，由于受熱而分解出的雜質氣體量非常小，而且排出緩慢，所以即使不通入保護性氣體，也基本不會有外界雜質氣體進入。
[0015]在步驟c中，再利用酸洗、高溫石墨化提純、氯化焙燒對碳粗品進行進一步提純，將碳粗品中殘留的雜質進彳丁徹底的清除。
[0016]如此，就能從生命體中提取出純度較高的碳。而該碳提純方法又不同于現有的碳提純方法，避免了強堿處理等操作，能夠較大程度的保留生命體中的碳，并對生命體的碳進行充分的提取。提取出的碳純度能夠達到99.9%以上，能夠滿足鉆石培育對碳純度的要求。本發明提供的生命體無骨組織中的碳的提純方法實用性高，適合大范圍推廣。
[0017]優選地，上述生命體無骨組織中的碳的提純方法中，所述步驟c中酸洗的方法為:將所述碳粗品加入重量百分比為5?75%的酸性溶液中溶解，混合20?120min后，調節所述碳粗品的pH值為6?7。酸洗能夠除去碳粗品中可能含有的堿性元素，除去堿性雜質，同時也就避免了這些堿性雜質與碳發生反應的可能。在充分酸洗后，將溶液調為中性，能夠有效的避免后期處理過程中，碳粗品參與其他反應。
[0018]優選地，上述生命體無骨組織中的碳的提純方法中，所述調節pH值的方法為:在酸性溶液中加入重量百分比為5?35%的強堿性溶液，調節pH值為6?7，然后過濾，用蒸餾水清洗過濾得到的固體物質。利用堿性溶液與酸性溶液發生中和反應來調節pH值，簡單快捷，而后，再利用蒸餾水的沖洗，能夠有效去除已溶解于溶液中，但仍附在固體物質表面的雜質。而由于堿性溶液為強堿性，所以堿性溶液中含有的金屬離子也能夠在蒸餾水的沖洗下被排出，避免了新的雜質元素的引入。
[0019]優選地，上述生命體無骨組織中的碳的提純方法中，所述步驟a之后和所述步驟b之前還包括對所述粉料進行元素分析，
[0020]若所述粉料中含有2%以上的金屬離子，則在所述碳粗品加入酸性溶液之前，往所述碳粗品中加入絡合劑，用蒸餾水清洗，所述絡合劑與所述碳粗品的質量比為1?3:10，
[0021]若所述粉料中含有20%以上的糖類、蛋白質，則酸性溶液選用稀硫酸，
[0022]若所述粉料中含有0.5%以上的纖維素、細胞壁，則酸性溶液選用重量百分比為60?70%的濃硫酸。通過元素分析得知粉料中的成分及含量，然后根據元素分析的結果，針對不同元素及其含量而選用不同的酸性溶液進行處理，“對癥下藥”，利用有針對性的溶液有效的去除元素雜質，實現最大化的除雜。此種設置，實用性高，除雜效果好。
[0023]優選地，上述生命體無骨組織中的碳的提純方法中，所述步驟c中高溫石墨化提純的方法為:將所述碳粗品置于石墨化爐中，在1800?3300°C下提純。石墨化爐中溫度高，能夠使一些熔點較高的金屬雜質在此狀態下熔融，進而從石墨化爐的廢液出口排出，一些氣態雜質也能夠從石墨化爐的廢氣出口排出，而碳粗品中的碳仍然處于固體狀態，保留在石墨化爐中。
[0024]優選地，上述生命體無骨組織中的碳的提純方法中，所述步驟c中氯化焙燒的方法為:將所述碳粗品放入容器中，隔絕空氣，并通入氯氣或氟氣或氟化氫氣體，排除容器中殘留的空氣，在1500?2800°C下焙燒。在高溫狀態下，氯氣或氟氣或氟化氫容易與碳粗品中含有的金屬發生反應，生成金屬氯化物或者金屬氟化物，金屬氯化物和金屬氟化物的熔點低，能夠很快的熔融出，從而被輕易的排出。
[0025]優選地，上述生命體無骨組織中的碳的提純方法中，所述步驟c中，對所述碳粗品依次進行酸洗、高溫石墨化提純以及氯化焙燒。碳粗品依次經過三道工序，除雜更加徹底。
[0026]優選地，上述生命體無骨組織中的碳的提純方法中，所述步驟a中烘干的方法為:將無骨組織放入容器中，隔絕空氣烘干至其含水量在30%以下，
[0027]粉碎的方法為:將所述無骨組織粉碎至粒徑在20 μπι以下。先將其含水量烘干在30%以下再進行粉碎，能夠有效避免無骨組織粉碎后形成膏狀、漿狀，而粉碎粒徑在20 μ m以下