一种生命体无骨组织中的碳的提纯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳提纯技术领域，具体而言，涉及一种生命体无骨组织中的碳的提纯方法。
【背景技术】
[0002]现有工业用碳及高纯石墨多利用石墨矿、煤炭、碳化木材等来获取碳源，通过这些方式获取的碳资源有限，而且可能会破坏环境。而地球上大部分生物是碳基生命，以碳水化合物作为生命体的基本组织结构，在碳基生命的各个器官或生物组织中都含有不同比例的碳。但现有技术中，对这些碳的提取却处于空白阶段，更不用说对其进行提纯。如专利US20030017932A1虽然引用、描述了工业石墨的提取方法，但却并没有提出基于生命组织元素物质基础的碳提纯方法。
[0003]此外，对生命组织中含有的碳进行提取也存在很大的难度，因为现有工业中多是针对石油或矿物中含有的大量重金属盐和硅酸盐进行提取的，而生命体中含有的物质主要是糖类、蛋白质等，所以现有的提取方式对于生命体中的碳提取也并不适用。而且现有的对含硅石墨矿的提取方法中，都会先进行强碱处理(如专利CN101973545A、CN101920957A、CN101439856中提及的方法)，但生命体中的蛋白质若处于强碱环境下，就会被溶解，就会导致生命组织碳的流失。而在提取纯度方面，若要对生命体进行碳提取，则其中角蛋白的纯度只能达到30?50% (如专利US20080145299A1)，头发的纯度也只能达到98?99%(如专利W02009091285A1)，若要将其运用于钻石培育，这样的碳的纯度是非常低的，若要将纯度99%的生物碳用于钻石培育，都还需要添加40倍的高纯工业石墨，才能获得纯度为99.975% 的碳。
[0004]因此，现有的碳提纯的技术仍然不够成熟，对于如何提取生命体中的碳更是有待研究，也基本无法提取出纯度非常高的碳。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种生命体无骨组织中的碳的提纯方法，以改善现有技术中难以提取出生命体中的碳，即使提取后，碳的纯度也不够高的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]一种生命体无骨组织中的碳的提纯方法，包括以下步骤:
[0008]a.隔绝空气烘干无骨组织，粉碎，得到粉料；
[0009]b.将所述粉料放入容器中，隔绝空气，并通入保护性气体和还原剂排走所述容器中残留的空气，然后将所述粉料加热至600?1200°C，在此温度下进行碳化反应，再除杂，得到碳粗品；
[0010]所述还原剂为还原性气体或还原性金属，所述还原性气体的体积占气体总体积的5?10%，所述还原性金属的质量占固体总质量的2?8% ;
[0011]C.采用酸洗、高温石墨化提纯、氯化焙烧中的一种或多种对所述碳粗品进行进一步提纯除杂；
[0012]d.对步骤c所得物质进行元素分析，检测碳纯度，若碳纯度小于99.9%，则返回重复a、c的步骤，直至碳纯度在99.9%以上。
[0013]相对于现有技术，本发明包括以下有益效果:本发明通过三个步骤提纯除杂，在步骤a中，首先是隔绝了空气再进行烘干，如此，能够有效的避免在烘干过程中，空气中的杂质或者其他元素物质与无骨组织接触，从而就避免了空气中的杂质落入无骨组织中，也避免了在烘干温度下，空气中的其他元素物质与无骨组织发生反应，产生更多的杂质，或者氧化无骨组织中的碳元素。
[0014]在步骤b中，主要目的是发生碳化反应，生成单质碳，同时将氢、氧、氮、磷、硫等杂质元素以及过多的水分除去。另外，该步骤也是进行了隔绝空气的处理，同时还通入了保护性气体和还原剂，一方面，排除了容器中残留的空气，另一方面，还原剂的添加能够有效避免在高温状态下，粉料中的碳被氧化，而还原剂的量又控制在较少范围内，所以也能够避免粉料中的碳与还原剂反应。粉料中可能含有的氢、氧、氮、磷、硫等杂质元素的熔点非常小，在隔绝了空气的600?1200°C的高温状态下，这些杂质元素极易被碳化，会因受热而分解，从容器的排气口逐渐被排出，如此，这些杂质元素就能够通过高温加热被除去，而由于是以无骨组织为原料，所以其中可能含有水分较多，在高温加热下，其中的水分也会蒸发掉。当然，在排气口缓慢排气的过程中，进气口也缓慢的继续通入保护性气体，避免外界杂质气体从排气口进入，不过，由于受热而分解出的杂质气体量非常小，而且排出缓慢，所以即使不通入保护性气体，也基本不会有外界杂质气体进入。
[0015]在步骤c中，再利用酸洗、高温石墨化提纯、氯化焙烧对碳粗品进行进一步提纯，将碳粗品中残留的杂质进彳丁彻底的清除。
[0016]如此，就能从生命体中提取出纯度较高的碳。而该碳提纯方法又不同于现有的碳提纯方法，避免了强碱处理等操作，能够较大程度的保留生命体中的碳，并对生命体的碳进行充分的提取。提取出的碳纯度能够达到99.9%以上，能够满足钻石培育对碳纯度的要求。本发明提供的生命体无骨组织中的碳的提纯方法实用性高，适合大范围推广。
[0017]优选地，上述生命体无骨组织中的碳的提纯方法中，所述步骤c中酸洗的方法为:将所述碳粗品加入重量百分比为5?75%的酸性溶液中溶解，混合20?120min后，调节所述碳粗品的pH值为6?7。酸洗能够除去碳粗品中可能含有的碱性元素，除去碱性杂质，同时也就避免了这些碱性杂质与碳发生反应的可能。在充分酸洗后，将溶液调为中性，能够有效的避免后期处理过程中，碳粗品参与其他反应。
[0018]优选地，上述生命体无骨组织中的碳的提纯方法中，所述调节pH值的方法为:在酸性溶液中加入重量百分比为5?35%的强碱性溶液，调节pH值为6?7，然后过滤，用蒸馏水清洗过滤得到的固体物质。利用碱性溶液与酸性溶液发生中和反应来调节pH值，简单快捷，而后，再利用蒸馏水的冲洗，能够有效去除已溶解于溶液中，但仍附在固体物质表面的杂质。而由于碱性溶液为强碱性，所以碱性溶液中含有的金属离子也能够在蒸馏水的冲洗下被排出，避免了新的杂质元素的引入。
[0019]优选地，上述生命体无骨组织中的碳的提纯方法中，所述步骤a之后和所述步骤b之前还包括对所述粉料进行元素分析，
[0020]若所述粉料中含有2%以上的金属离子，则在所述碳粗品加入酸性溶液之前，往所述碳粗品中加入络合剂，用蒸馏水清洗，所述络合剂与所述碳粗品的质量比为1?3:10，
[0021]若所述粉料中含有20%以上的糖类、蛋白质，则酸性溶液选用稀硫酸，
[0022]若所述粉料中含有0.5%以上的纤维素、细胞壁，则酸性溶液选用重量百分比为60?70%的浓硫酸。通过元素分析得知粉料中的成分及含量，然后根据元素分析的结果，针对不同元素及其含量而选用不同的酸性溶液进行处理，“对症下药”，利用有针对性的溶液有效的去除元素杂质，实现最大化的除杂。此种设置，实用性高，除杂效果好。
[0023]优选地，上述生命体无骨组织中的碳的提纯方法中，所述步骤c中高温石墨化提纯的方法为:将所述碳粗品置于石墨化炉中，在1800?3300°C下提纯。石墨化炉中温度高，能够使一些熔点较高的金属杂质在此状态下熔融，进而从石墨化炉的废液出口排出，一些气态杂质也能够从石墨化炉的废气出口排出，而碳粗品中的碳仍然处于固体状态，保留在石墨化炉中。
[0024]优选地，上述生命体无骨组织中的碳的提纯方法中，所述步骤c中氯化焙烧的方法为:将所述碳粗品放入容器中，隔绝空气，并通入氯气或氟气或氟化氢气体，排除容器中残留的空气，在1500?2800°C下焙烧。在高温状态下，氯气或氟气或氟化氢容易与碳粗品中含有的金属发生反应，生成金属氯化物或者金属氟化物，金属氯化物和金属氟化物的熔点低，能够很快的熔融出，从而被轻易的排出。
[0025]优选地，上述生命体无骨组织中的碳的提纯方法中，所述步骤c中，对所述碳粗品依次进行酸洗、高温石墨化提纯以及氯化焙烧。碳粗品依次经过三道工序，除杂更加彻底。
[0026]优选地，上述生命体无骨组织中的碳的提纯方法中，所述步骤a中烘干的方法为:将无骨组织放入容器中，隔绝空气烘干至其含水量在30%以下，
[0027]粉碎的方法为:将所述无骨组织粉碎至粒径在20 μπι以下。先将其含水量烘干在30%以下再进行粉碎，能够有效避免无骨组织粉碎后形成膏状、浆状，而粉碎粒径在20 μ m以下