胶原蛋白是一种在动植物中广泛存在的生物大分子,具有来源广、对环境友好、易降解、易改性等优点。胶原蛋白中含有大量的自由氨基,这些氨基可以与多种活性基团发生反应,从而将新的官能团和新的性质引入到胶原蛋白中,可以作为絮凝剂、表面活性剂等化学助剂加以应用。絮凝剂通过电荷中和、架桥作用,使水中难以分离的污染物颗粒发生聚沉,使用方法简便,成本低廉,因此得到广泛使用。天然高分子絮凝剂较之传统絮凝剂具有无毒无害的优势,具有很大发展前景。将胶原蛋白中引入带有正电荷的基团,可以增强胶原蛋白的电荷中和能力,制备阳离子胶原蛋白絮凝剂。使用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)对胶原蛋白改性,采用正交实验确定了最佳条件为反应时间3 h,反应温度50℃,NaOH和GTA与氨基摩尔比1:1。在该条件下制备了取代度60%的阳离子胶原蛋白,其Zeta电位由-13.3 mV提高到-7.3 mV,等电点由6.6提高为7.8。向酸性条件下的1 g/L高岭土悬浊液中加入5 mg/L阳离子胶原蛋白,搅拌5 min后静置2 h,上清液的浊度降低68%。表面活性剂是一类具有亲水基团和疏水基团的两亲性化合物,常用的表面活性剂多来源于石油化工产品,随着能源的紧缺,出现大量以生物质原料作为绿色表面活性剂的研究。胶原蛋白通过调节其亲/疏水基团比例即可制得生物相容性和降解性良好的表面活性剂。以十二、十四、十六酰氯为原料,对胶原蛋白进行了疏水化改性。合成酰化胶原蛋白的最佳反应条件是反应温度20℃,反应时间2 h。根据此条件,改变酰氯添加量,制备了不同酰化度的酰化胶原蛋白表面活性剂。十二酰化胶原蛋白使水溶液表面张力降低至36 mN/m,发泡性能随酰化度增大而提高,其25 mL溶液的泡沫体积在酰化度48%、浓度1 g/L时达到最大值31 mL。十四、十六酰化胶原蛋白发泡性能随酰化度增大而降低,在酰化度分别为31%、27%,浓度为2 g/L时达到最大泡沫体积31 mL和37 mL。酰化胶原蛋白表面活性剂对油酸起到一定的乳化作用。乳化性能随着疏水碳链的增长和酰化度的提高而上升。5 g/L酰化度52%的十六酰化胶原蛋白溶液与同体积油酸混合形成的乳化层体积达整体的62%。酸性条件下乳化能力优于中性和碱性条件。