一种新型β环糊精-壳聚糖交联吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于新型表面活性剂技术领域，公开了一种新型β环糊精

【技术实现步骤摘要】
一种新型
β
环糊精
‑
壳聚糖交联吸附材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于新型表面活性剂
，尤其涉及一种新型β环糊精
‑
壳聚糖交联吸附材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，表面活性剂是一种表面活性物质，具有亲水亲油的独特性质，被广泛的应用于化工产业，其功能充分的表现在能够改变界面的表面性质、可以显著的降低界面的表面张力。表面活性剂根据亲水基团在水中能否电离可以划分成两类，离子型与非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂可以进一步划分成为两性表面活性剂、阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。
[0003]表面活性剂中，应用最广、产量最大、发展历史最悠久的是阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的分子结构具有两亲性，由亲水基团与疏水基团组合而成，亲水基团通常由羟基、羧酸等极性基团构成，疏水基团通常由非极性羟基链组合而成。由于阴离子表面活性剂具有较好的水溶性，能够提高有机物在水中的溶解度以及降低水的表面张力等特性，阴离子活性剂在生活用水中，最经常被应用到的领域在于起泡、洗涤、分散、润滑等方向。根据PSCD 2017数据表明，全球阴离子表面活性剂的产品共约1200万吨，在公共清洗、农药化学、乳化聚合、纺织助剂、油漆涂料等领域被大量的使用。
[0004]直链烷基苯磺酸盐(LAS)，作为当下生活中应用最广的阴离子表面活性剂之一，具有高功能性，高性价比的特点，在洗洁精、洗衣粉、洗面奶、沐浴露等日用品中大量使用，2017年数据显示，我国在这一年中生产了54.54万吨十二烷基苯磺酸钠，约占阴离子表面活性剂总产量的45％，其中的大部分LAS都随着生活用水被处理或进入自然水体。十二烷基苯磺酸钠是一种黄色油状液体，也是直链烷基苯磺酸盐中应用最多的。相对于肥皂它更易溶于水。由于它的泡沫粘度低，使得十二烷基苯磺酸钠保留了容易起泡的优点的同时，还具有泡沫易于消失的特点。十二烷基苯磺酸钠的化学性质稳定，在酸性或碱性介质中以及加热条件下都不会分解，具有很好的脱脂能力，并有着很好的降低水的表面张力和润湿、渗透和乳化的性能，因此被大量的添加到工业用品与生活用品中。
[0005]直链烷基苯磺酸盐可以通过工业废水废渣、生活污水排放等途径进入自然水体中，进而影响环境，在各种环境介质中都能够检测到其存在。一般的生活污水或餐饮业排放的污水，阴离子表面活性剂的浓度可达10mg/L，工业废水中的阴离子表面活性剂含量可达250mg/L。根据王丽娜等人的研究，近年来洗衣液的市场份额不断上升，在洗涤衣物时，由洗衣液排放出排放出的阴离子表面活性剂约是洗衣粉的1.5倍，加剧了直链烷基苯磺酸盐进入环境的排放量。根据Kobukey等人的研究表明，当水中表面活性剂的浓度达到1.5mg/L时就会产生泡沫，影响环境美观程度。同时由于泡沫不易消失，容易在水体表面产生隔离层，严重影响水体与空气的气体交换，致使水体发臭，溶解氧含量下降，进而危害到水生生物的生存环境，导致生态平衡的破坏。近年来对水体中阴离子表面活性剂的毒理研究越来越多，阴离子表面活性剂可以附着在鱼的鱼鳃上，或者直接被鱼体吸附，对于水中常见的鲫鱼表
现出较强的生物毒性，对鱼类抗氧化酶和超氧化歧化酶有较强的抑制作用。
[0006]根据我国《地表水环境质量标准》(3838
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2002)，阴离子表面活性剂成为重要的水质污染物之一，在污水处理厂中需要进一步处理。根据《污水综合排放标准》(GB8978
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1996)，阴离子表面活性剂的排放标准被分为三类，一级排放标准要求阴离子表面活性剂浓度不超过5mg/L，二级排放标准要求阴离子表面活性剂浓度不超过10mg/L，三级排放标准要求阴离子表面活性剂浓度不超过20mg/L。表面活性剂在水体中超过一定浓度，就容易产生泡沫，降低水中溶解氧含量，导致水体发臭。同时由于阴离子表面活性剂自身特殊的两亲性与增溶性，极易与水中的多氯联苯、多环芳烃等持久性有机污染物结合，产生更加复杂而深远的影响。因此，若含有阴离子表面活性剂的生活污水不得到妥善的处理，直接排放到水体中将造成自然水体的二次污染，产生不可估量的严重后果。
[0007]环糊精(Cyclodextrin，简称CD)是由芽孢杆菌作用的环糊精转移酶(CGT)作用于直链淀粉，经过一系列反应形成的环状低聚糖。通常环糊精由6
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12个葡萄糖单糖组合而成，常见的有α，β，γ三类环糊精，分别含有6、7、8个葡萄糖单糖分子，α环糊精的半径最小，仅为0.5nm，能够包络的有机分子不多，应用范围有所限制，γ
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环糊精相对半径更大，能达到0.8nm，但是由于其在工业上的生产成本较高，难以大规模的生产，因此应用范围也受到了限制。而β环糊精的分子半径为0.6nm，大小适中，在工业上能够大量生产，因此β
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环糊精由于其独特的半径和包合能力而在生活中应用最广。
[0008]环糊精内部疏水外部亲水，内部为圆台构型，能够包合吸附有机物，外部亲水使得环糊精具有良好的溶解性，环糊精性质稳定，常温储存多年也不易变质。遇酸容易水解，分解产生葡萄糖与非环状麦芽糖，在碱性与中性的条件下相对稳定，不会与溶液发生反应。环糊精没有固定的熔点，大约在200℃后会开始分解，由于环糊精中含有大量的活性基团，因此也很容易通过接枝反应、交联反应与其他有机物组合，发挥更大的优点。
[0009]目前环糊精被广泛的应用于食品、环保、化学、日用品等方面，在食品行业中，环糊精由于其包络能力强，可以用于保护食品色素稳定，缓释食物的芳香气味等，在医药行业，环糊精对人体无毒，可以作为许多药物的载体，具有改善药物剂型和释放速度的功能。在环保行业，应用较多的是作为吸附剂处理水体中的污染物，或作为空气清新剂载体改良环境质量。
[0010](2)壳聚糖(Chitosan)，是一种高分子多糖，又被称为脱乙酰甲壳素，由甲壳素(几丁质)脱乙酰化反应制作得到。甲壳素广泛的存在自然界动物的壳质结构中，在虾、蟹壳以及昆虫壳中含量较高，因其具有纤维素的特性，因此也别称为动物纤维素。甲壳素溶解性较差，因此其应用受到了限制，直至采用浓碱脱去甲壳素中的乙酰基，才改善了甲壳素的溶解度。甲壳素脱去乙酰基，脱乙酰度大于50％后便可称为壳聚糖，根据脱乙酰化程度壳聚糖的溶解性也不同，壳聚糖脱乙酰度越高，相对分子质量越小，溶解度也相对越高，由于壳聚糖分子中存在氨基，因此壳聚糖可以溶解在稀酸中。壳聚糖分子中含有大量的活性基团，可以发生一系列衍生反应，如Schiff碱反应、接枝共聚基降解反应、络合反应等。近年来发现其具有一定抑菌、吸附的能力，根据Jian Yang研究表明，壳聚糖表面具有正电荷能够与红细胞上负电荷结合，促进凝血。根据Fei Liu X等人研究，壳聚糖还具有抑制细菌RNA和蛋白质的合成作用的能力，抗菌能力较强，由于壳聚糖存在大量正电荷，还可以通过静电作用完成对污染物的吸附，被广泛的应用在医药化学、生物处理、环保以及水处理等领域。
[0011]综上，含有表面活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型β环糊精
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壳聚糖交联吸附材料的制备方法，其特征在于，所述新型β环糊精
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壳聚糖交联吸附材料的制备方法包括以下步骤：步骤一，进行壳聚糖溶解再生；步骤二，进行β
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环糊精/壳聚糖酸性条件交联反应。2.如权利要求1所述的新型β环糊精
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壳聚糖交联吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述壳聚糖溶解再生，包括：(1)量取4mL冰醋酸配置200mL 2％(w/v)的冰醋酸溶液，称取5g壳聚糖粉末，并在60℃的条件下水浴溶解，不断搅拌直至溶液澄澈透明；(2)配置5％(w/v)的乳化剂
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石油醚连续相100mL，使用一次性滴管将15mL壳聚糖溶液逐滴加入到50℃的100mL石油醚连续相中，在1000rpm条件下磁力搅拌3h后得到油包水形态的乳化液；(3)将乳化液放置
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196℃的液氮中低温淬火3.5h，完成后配置提前预冷过的氢氧化钠/乙醇水相转变液100mL，使壳聚糖冰珠相反转再生，用玻璃棒温和搅拌，产生白色沉淀，离心收集形成的壳聚糖微球，依次用去离子水和无水乙醇洗涤至上清呈中性，于真空冻干机中干燥。3.如权利要求2所述的新型β环糊精
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壳聚糖交联吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述冰醋酸为分析纯冰醋酸。4.如权利要求2所述的新型β环糊精
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壳聚糖交联吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述乳化剂
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石油醚连续相混合9.6g S80与0.4g T60；其中，所述S80即为Span80，所述T60即为Tween...

【专利技术属性】
技术研发人员：余康宸，郁昂，
申请(专利权)人：余康宸，
类型：发明
国别省市：