一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质及其制备方法技术

技术编号:9816368 阅读:177 留言:0更新日期:2014-03-29 16:08
本发明专利技术公开一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质,分离介质整体成型于分离柱中,具有胺基功能基团,压缩强度为5~10MPa,孔隙率60~95%,孔隙尺寸10~500μm,孔隙连续分布于介质中。制备时,将聚乙烯醇水溶液和交联剂混合,添加催化剂后逐步降温冷冻,结晶和交联反应后取出融化形成超大孔PVA交联支架;再将壳聚糖酸溶液与交联剂、引发剂置换支架中水,结晶并发生壳聚糖交联反应后取出融化形成超大孔PVA-CTS双网络交联连续床;再通过连续床与胺基化反应生成具有胺基功能基团的超大孔分离介质。本发明专利技术的分离介质可广泛应用于植物多酚类物质的提取,亦可作为吸附分离介质用于重金属、阴离子染料等废水处理等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及,属于功能高分子材料制备及其应用

技术介绍
植物多酚类物质是从植物中提取含有多个酚羟基具有广泛应用价值的活性物质,如茶多酚、葡多酚、苹果多酚等。以茶多酚为例,主要包含了儿茶素类、黄酮类、黄烷醇类、酚酸类化合物,是天然的抗氧化剂,已被广泛应用于食品行业、医药以及精细化工等领域中。因此,植物多酚类物提取以及纯化一直是研究的热点。树脂吸附法提取多酚类物质主要利用树脂对处理液中植物多酚类物质通过某种吸附方式来富集,再借助溶剂脱附手段将植物多酚进行洗脱、精制的方法。目前应用于植物多酚类物质吸附分离的树脂种类多为商品化的散装树脂颗粒,如大孔吸附树脂,聚酰胺树脂等。使用时将散装树脂颗粒预处理后填充至分离柱中成为植物多酚的传质与分离场所。散装树脂颗粒堆填于分离柱中,树脂颗粒内部孔隙以及树脂颗粒之间的空隙存在严重不均一性,降低了植物多酚的传质效率,处理液流过树脂层需要较大的操作压力,传质通量小。因此开发大通量、低操作压力、高效率、性能稳定的用于植物有效成分提取的分离介质逐渐得到重视和关注。整体柱分离介质继散装树脂填充分离介质之后开发一种新型分离介质,其制备材料整体成型于分离柱中。整体柱内部充满连续分布的空隙结构,以提供一定的比表面积以及使流通的处理液可以在较高的流速下均匀穿过分离介质。整体柱本身材质多以交联高分子材料作为基质,在其孔隙的内部可以通过化学修饰以及物理镶嵌等方式赋予整体柱在传质过程中具有特殊的选择性,以此提高传质的通量。因此,与常规的散装树脂颗粒相比,经化学修饰后的高孔隙整体柱作为传质场有高效率、低压降以及高通量等优点。高分子材料成孔技术多见于如冷冻干燥法、相分离法、模板法、致孔剂法、发泡法、波聚合法等。冷冻干燥法主要是先将预先制备的聚合物水凝胶冷冻后,减压使固体冰升华留下孔隙的方法,制备周期长,聚合物冷冻后体积增大容易胀裂使孔隙不均匀;模板法制备出材料孔隙多为纳米级别且常见于无机材料中;致孔剂法在聚合体系中添加可溶性的致孔齐U,聚合完毕后,通过溶剂洗去致孔剂,浸洗致孔剂耗去大量的制备时间;发泡法采用物理或者化学发泡剂生产气体在聚合物中留下孔隙,制备出的材料孔隙不均匀,难以连续充满整个材料;波聚合法是利用聚合热传递给已成凝胶的部位,反应热致凝胶中溶剂气化后制得孔隙,体系需为高浓度单体、引发剂体系,因此,用于其它其他材料的体系将受到限制。变温冷冻反应法利用的原理是将反应物配置成一定浓度的水溶液,逐步变温冷冻以获得溶剂均匀结晶,冷冻过程中溶剂水结晶,非结晶区域反应物浓度增高易于进行交联或者聚合反应,变温冷冻促使溶剂生成冰晶粒径较为均一,反应完全后,逐步升温,冰晶融化后得到连续分布、孔隙均匀整体材料。该致孔技术利用溶剂结晶来作为致孔剂,致孔过程与交联或者聚合反应同时发生,聚合反应完毕后直接解冻便获取产物,无需通过冷冻干燥,适当的变温冷冻可以获得孔隙均匀以及高孔隙率的分离介质,具有优良的重现性,可以制备整体型多孔材料。CTS主要将虾、蟹等节肢动物的甲壳中提取物甲壳素(CHT)脱乙酰化后的产物。自然界中每年生物合成的CHT将近100亿吨,仅次于纤维素类产量的一种天然多糖产物。CTS来源十分丰富,生产设备简单易实现,近年来,其价值逐渐被人们发现和利用。CTS分子链上有许多活泼羟基、胺基等极性基团,部分胺基(羟基)可以通过与交联剂反应制备具有空间网络结构的凝胶,或者可以将某些烯类单体以接枝聚合的方式与CTS进行共聚合。利用CTS可以制备多种吸附材料,如用于重金属吸附、或者蛋白质富集、分离等。单纯CTS交联物在使用过程中机械性能极差,影响到分离介质的重复利用。PVA是一种水溶性聚合物,有较好的生物相容性以及有一定的韧性,通过与交联剂反应可以生成机械强度较高的空间网络结构的交联物。若将PVA制备成超大孔整体柱作为支架,将CTS作为第二网络交联于PVA网络之上,必然会提升整个分离介质的机械强度,可以多次重复利用。为了使所制备的整体柱分离介质对植物多酚类物质具有较高的选择吸附性以及高传质通量,另一有效手段是将制备的PVA-CTS超大孔整体柱进行化学修饰。由于PVA-CTS的侧基分布着大量的羟基,一种有效的方法是将其羟基进行胺基化。植物多酚类物质的酚羟基有一定弱酸性,或能与分离介质中的胺基形成氢键,因此,胺基化后的分离介质能选择性地吸附植物多酚类物质,传质的通量取决于胺基的数量以及分离介质的孔隙率。该胺基化后的PVA-CTS超大孔整体柱同样适用于某些重金属的吸附或者蛋白质的分离

技术实现思路
本专利技术目的在于提供。此超大孔整体分离介质具有一定机械强度,能有效吸附植物多酚物质。本专利技术综合利用变温冷冻技术制备了具有超大孔结构的连续分离介质,整体成型于分离柱中,利用PVA提高聚合物材料机械强度以及对CTS经化学改性后达到对植物多酚类物质可选择性吸附并提高吸附容量。所制备的分离介质多孔隙且相互贯穿,操作时有较低的床层阻力,可以在较高的流速下完成对植物多酚类物质的吸附分离。为了达成上述目的,本专利技术的解决方案是:一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质,其特征在于:分离介质整体成型于分离柱中,具有胺基功能基团,压缩强度为5?lOMPa,孔隙率60?95%,孔隙尺寸10?500 μ m,孔隙连续分布于介质中。一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质的制备方法,包括如下步骤:步骤(I),将聚乙醇(PVA)水溶液质量分数为2?20%和质量分数为0.1?5%交联剂配置混合溶液,冷却溶液至o°c 土rc添加质量分数为0.01?1%催化剂,置于制冷装置中变温冷冻,溶剂结晶和交联反应6?20h,之后取出逐步升温融化冰晶,形成连续超大孔PVA交联支架,用去离子水冲洗多次,洗去未参与反应物质;步骤(2),将质量分数为3?20%壳聚糖(CTS)酸溶液与质量分数为I?5%交联齐lj、0.1?1%引发剂在0°C 土 TC快速通过恒流泵置换PVA交联支架中水后,置于冷冻装置中变温冷冻结晶并发生壳聚糖交联反应3?18h,之后取出,逐步融化冰晶,形成超大孔PVA-CTS双网络交联连续床,用去离子水冲洗多次,洗去未参与反应物质;步骤(3),通过恒流泵将质量分数为20?50%氢氧化钠,质量分数为10?60% 二甲基亚砜以及质量分数为10?30%的环氧氯丙烷混合液泵入PVA-CTS双网络交联连续床,于30?50°C水浴中反应I?2h,使PVA-CTS网络中引入环氧基;步骤(4),将胺基化试剂配置成质量分数为10?80%水溶液,通过恒流泵泵入整个PVA-CTS床层中于50?70°C水浴中反应2?4h,结束后通过去离子水冲洗整个床层,获得胺基化高强度超大孔分离介质。步骤(I)所述的交联剂为甲醛、乙二醛、丙二醛和戊二醛中一种或者几种,催化剂为硫酸、盐酸和磷酸中的一种或几种;变温冷冻O?Ih内,由0°C降温至-10?-20°c,并维持最终温度5?18h。步骤(2)所述的引发剂为复配氧化-还原引发剂,具有较低的活化能,可以为过硫酸盐-抗坏血酸、高锰酸钾-草酸、过硫酸盐-Fe ( II )和过氧化氢_Fe( II )等复配氧化还原引发剂中一种,交联剂为N,N’ -亚甲基双丙烯酰胺和N,N’ -双烯丙酰基乙二胺中一种,变本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质,其特征在于:分离介质整体成型于分离柱中,具有胺基功能基团,压缩强度为5~10MPa,孔隙率60~95%,孔隙尺寸10~500μm,孔隙连续分布于介质中。

【技术特征摘要】
1.一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质,其特征在于:分离介质整体成型于分离柱中,具有胺基功能基团,压缩强度为5?lOMPa,孔隙率60?95%,孔隙尺寸10?500 μ m,孔隙连续分布于介质中。2.一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质的制备方法,其特征在于包括如下步骤: 步骤(I),将聚乙醇水溶液质量分数为2?20%和质量分数为0.1?5%交联剂配置混合溶液,冷却溶液至0°C ±1°C添加质量分数为0.01?1%催化剂,置于制冷装置中变温冷冻,溶剂结晶和交联反应6?20h,之后取出逐步升温融化冰晶,形成连续超大孔PVA交联支架,用去离子水冲洗,洗去未参与反应物质; 步骤(2),将质量分数为3?20%壳聚糖酸溶液与质量分数为I?5%交联剂、0.1?1%引发剂在(TC 土 1°C快速通过恒流泵置换PVA交联支架中水后,置于冷冻装置中变温冷冻结晶并发生壳聚糖交联反应3?18h,之后取出,逐步融化冰晶,形成超大孔PVA-CTS双网络交联连续床,用去离子水冲洗,洗去未参与反应物质; 步骤(3),通过恒流泵将质量分数为20?50%氢氧化钠,质量分数为10?60% 二甲基亚砜以及质量分数为10?30%的环氧氯丙烷混合液泵入PVA-CTS双网络交联连续床,于30?50°C水浴中反应I?2h,使PVA-CTS网络中引入环氧基; 步骤(4),将...

【专利技术属性】
技术研发人员:李大刚张青海袁淑芳陈汝盼
申请(专利权)人:黎明职业大学
类型:发明
国别省市:

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