一种交联聚氨基酸型金属吸附剂、制备方法及吸附金属的方法技术

本发明专利技术提供了一种交联聚氨基酸型金属吸附剂、制备方法及吸附金属的方法，属于金属吸附技术领域。该金属吸附剂的结构由线性(I)和支化(II)中的一种或两种结构单元与官能度≥2的交联剂偶合组成。本发明专利技术还提供了一种交联聚氨基酸型金属吸附剂的制备方法。本发明专利技术还提供一种交联聚氨基酸金属吸附剂吸附金属的方法。本发明专利技术的所述交联聚氨基酸包含大量的氨基、羟基、羧基、巯基、胍基、酰胺基、酚羟基和咪唑基团中的一种或多种，因此所述交联聚氨基酸可以吸附金属，另外所述氨基酸是一类可再生资源，无需依赖石油产品，无毒无污染，环保性好。

【技术实现步骤摘要】
一种交联聚氨基酸型金属吸附剂、制备方法及吸附金属的方法
本专利技术涉及金属吸附
，尤其涉及一种交联聚氨基酸型金属吸附剂、制备方法及吸附金属的方法。
技术介绍
近年来，人们越来越意识到生态环境的重要性，随着我国节能减排政策的大力实施，极大刺激了对废水处理技术及相关设备的需求。废水处理拥有广阔的市场前景，研究和开发低成本、高效率的废水处理技术，满足工业生产需求，解决水源污染问题，已经成为我国国民经济和社会发展过程中迫切需要解决的一大关键科技问题。污水处理过程中，金属的去除至关重要，有毒金属的威胁逐渐成为全球性问题。金属被利用得非常广泛，通过多种途径排入到土壤河流中难以再次收集，对环境造成了严重的影响。金属污染物不能被生物分解去除，在地面水、地下水等环境中迁移并通过土壤、生物体不断转化和积累，对生态环境造成极大危害。经过调查研究，我国多个地区主要矿区的土壤及周边水体均遭受到铅、镉、汞、锌等重金属复合污染，对生态环境危害明显，高分子金属吸附剂因其在较大温度范围和较宽pH范围内能与废水中多种金属离子迅速络合，易过滤，稳定性强，灵敏度高，被称为“最佳金属吸附剂”，具有巨大的市场商机。随着人们生活水平的提高、科学技术的发展，世界各国卫生部门对药品的金属含量规定了最高残留限量。药品合成过程中，往往使用金属催化剂，在去除该类金属的同时，还不能引入新的有害物质，对金属吸附剂提出了更高的要求。另外，中药的金属污染也引发了世界各国的关注，我国中药以功能性食品进入国际市场，金属残留问题不仅严重影响中药产品的安全性，而且成为中药进军国外市场的一大障碍。为了发展中医药事业，与国际接轨，保障人民用药安全，研究建立中药(药材、成药)中残留金属去除的方法颇具市场前景。总之，金属吸附剂市场前景极其广阔，因此带来的经济效益和社会效益也非同小可。氨基酸是一种可再生资源，主要由生物质(淀粉、纤维素等)原料经水解后发酵来合成，全球年产量达到百万吨级。目前，氨基酸主要作为食品和饲料添加剂，附加值较低。通过氨基酸固相合成或者氨基酸N-羧酸酐开环聚合可以合成高附加值的多肽产品，但是成本较高，而且产量较小。如何开发新的高附加值产品是氨基酸行业迫切需要解决的问题。氨基酸类水凝胶在金属吸附剂领域的应用至今尚无报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种交联聚氨基酸型金属吸附剂、制备方法及吸附金属的方法，所述交联聚合物具有吸附金属的能力。本专利技术提供一种交联聚氨基酸型金属吸附剂，其结构由线性(I)和支化(II)中的一种或两种结构单元与官能度≥2的交联剂偶合组成，所述的线性(I)和支化(II)结构如下：式(I)和式(II)中，和为聚氨基酸主链，包含和结构单元中的一种或多种；其中n1、n2、n3、n4、n5和n6为聚合度，1≤n1≤500，1≤n2≤500，1≤n3≤500，1≤n4≤500，1≤n5≤500,n6≤500；其中m、r、y和x为整数，1≤m≤7，1≤r≤7，1≤y≤7，2≤x≤20；G为侧链的官能团，包括中的一种或多种；式(II)中，支化点的氨基酸单元选自赖氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、天门冬酰胺、丝氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸的一种或多种；所述官能度≥2的交联剂包含的官能团为乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯、羧基、羟基、卤素、巯基、醛基、酮、酰氯、酰溴、酸酐、环氧、酚羟基、胍基和氨基中的一种或多种。优选的，所述交联剂包括谷氨酸二酮哌嗪、天门冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苹果酸、柠檬酸、季戊四酸、均苯四酸、芘四酸酐、乙二胺四乙酸、二苯酮四羧酸二酐、萘四甲酸、乙二胺、对苯二胺、间苯二胺、多巴胺、己二胺、三聚氰胺、二乙烯三胺、四亚乙基五胺、对二苄氯、对二苄溴、间二苄氯、间二苄溴、1,4-二氯丁烷、1,6-二氯己烷、2,3,3',4'-联苯四酸二酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、聚六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、2,2′-二甲基-3,3′,5,5′-三苯基甲烷四异氰酸酯、二甲基异唑四异氰酸酯、丁二酰氯、己二酰氯、戊二酰氯、癸二酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、聚丙烯的酸、聚乙烯咪唑、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚氯乙烯和双羟基封端的聚乙二醇。本专利技术还提供一种交联聚氨基酸金属吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将一种或多种氨基酸与官能度≥2的交联剂进行缩聚反应，得到交联聚氨基酸金属吸附剂；或将直链聚氨基酸与官能度≥2的交联剂进行交联反应得到交联聚氨基酸金属吸附剂；或将支化聚氨基酸与官能度≥2的交联剂进行交联反应得到交联聚氨基酸金属吸附剂；或将直链聚氨基酸和支化聚氨基酸混合物与官能度≥2的交联剂进行交联反应得到交联聚氨基酸金属吸附剂。优选的是，所述的交联聚氨基酸制备方法，缩聚反应的温度为0-220℃，缩聚反应的时间为1分钟-96小时。优选的是，所述的交联聚氨基酸制备方法，交联反应的温度为0-220℃，交联反应的时间为1分钟-96小时。优选的是，所述直链聚氨基酸和支化聚氨基酸的制备方法，包括以下方法：将一种或多种氨基酸进行缩聚反应得到直链或支化聚氨基酸；或将一种或多种氨基酸的N-羧酸酐进行开环聚合反应得到直链或支化聚氨基酸；或将一种或多种氨基酸通过发酵得到直链或支化聚氨基酸。优选的是，所述氨基酸包含组氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、天门冬酰胺、丝氨酸、酪氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、色氨酸、脯氨酸和缬氨酸。本专利技术还提供一种交联聚氨基酸金属吸附剂吸附金属的方法，包括：(1)将上述交联聚氨基酸金属吸附剂与含有金属离子、金属配合物或金属原子簇的溶液混合，再将交联聚氨基酸金属吸附剂和溶液分离；(2)将吸附有金属的吸附剂加入到竞争性溶液中充分接触使金属吸附剂脱附实现吸附剂再生和金属回收。优选的是，所述步骤(1)的混合温度在-80℃-100℃，混合时间为0-24小时。优选的是，所述的含有金属离子、金属配合物或金属原子簇的溶液中的金属包括IA～VIIA族、第IB～VIIB族、VIII的金属以及过渡金属和镧系、锕系金属。本专利技术的有益效果本专利技术提供了一种交联聚氨基酸型金属吸附剂，其结构由线性(I)和支化(II)中的一种或两种结构单元与官能度≥2的交联剂偶合组成，所述交联聚氨基酸包含大量的氨基、羟基、羧基、巯基、胍基、酰胺基、酚羟基和咪唑基团中的一种或多种，因此所述交联聚氨基酸可以吸附金属，另外所述氨基酸是一类可再生资源，无需依赖石油产品，无毒无污染，环保性好。本专利技术还提供了一种交联聚氨基酸型金属吸附剂的制备方法，所述交联聚氨基酸是通过将氨基酸或聚氨基酸，与官能度≥2的交联剂通过缩聚和交联反应制备得到。与现有技术相比，本专利技术采用氨基酸为主要原料制备的交联聚氨基酸能够节约能源，制备成本较低，且制备得到的交联聚氨基酸可以作为金属吸附剂吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交联聚氨基酸型金属吸附剂，其特征在于，其结构由线性(I)和支化(II)中的一种或两种结构单元与官能度≥2的交联剂偶合组成，所述的线性(I)和支化(II)结构如下：

【技术特征摘要】
1.一种交联聚氨基酸型金属吸附剂，其特征在于，其结构由线性(I)和支化(II)中的一种或两种结构单元与官能度≥2的交联剂偶合组成，所述的线性(I)和支化(II)结构如下：式(I)和式(II)中，为聚氨基酸主链，包含结构单元中的一种或多种；其中n1、n2、n3、n4、n5和n6为聚合度，1≤n1≤500，1≤n2≤500，1≤n3≤500，1≤n4≤500，1≤n5≤500,n6≤500；其中m、r、y和x为整数，1≤m≤7，1≤r≤7，1≤y≤7，2≤x≤20；G为侧链的官能团，包括中的一种或多种；式(II)中，支化点的氨基酸单元选自赖氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、天门冬酰胺、丝氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸的一种或多种；所述官能度≥2的交联剂包含的官能团为乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯、羧基、羟基、卤素、巯基、醛基、酮、酰氯、酰溴、酸酐、环氧、酚羟基、胍基和氨基中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种交联聚氨基酸型金属吸附剂，其特征在于，所述交联剂包括谷氨酸二酮哌嗪、天门冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苹果酸、柠檬酸、季戊四酸、均苯四酸、芘四酸酐、乙二胺四乙酸、二苯酮四羧酸二酐、萘四甲酸、乙二胺、对苯二胺、间苯二胺、多巴胺、己二胺、三聚氰胺、二乙烯三胺、四亚乙基五胺、对二苄氯、对二苄溴、间二苄氯、间二苄溴、1,4-二氯丁烷、1,6-二氯己烷、2,3,3',4'-联苯四酸二酐、二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、邻苯二甲基二异氰酸酯、4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、聚六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、2,2′-二甲基-3,3′,5,5′-三苯基甲烷四异氰酸酯、二甲基异唑四异氰酸酯、丁二酰氯、己二酰氯、戊二酰氯、癸二酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、聚丙烯的酸、聚乙烯咪唑、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚氯乙烯和双羟基封端的聚乙二醇。3.根据权利要求1所述的一种交联聚氨基酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚栋，季生象，刘菁，
申请(专利权)人：长春鑫螯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22