一种含螯合基团的壳聚糖及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种含螯合基团的壳聚糖及其制备方法和应用。所述螯合基团为交联胺基二硫代甲酸基和负载三价铁离子的胺基亚甲基磷酸基。本发明专利技术所述的含螯合基团的壳聚糖是以廉价且环境友好的市售壳聚糖为原料，合成具有多种螯合基团的壳聚糖；其具有较大的螯合容量和较快的螯合速率，能高效、快速、便捷地同时去除中药提取液或电镀废液等溶液中存在形式比较复杂的多种重金属离子。本发明专利技术的应用在环保产业中具有很好的工业化前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种壳聚糖，特别是一种含螯合基团的壳聚糖及其制备方法和应用。
技术介绍
近30年来我国经济的迅猛发展造成了严重的环境污染。重金属残留是最严重的 污染形式之一。化学上将密度大于4.5克/立方厘米的金属称为重金属。原子量大于55的 金属一般为重金属。铜、铅、锌、铁、钴、镍、铬、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金和银等是主 要的重金属元素。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动必需的微量元素，但是大部分重金属 如汞、铅、镉等对人体都是有害的，而且所有重金属超过一定浓度时都具有很强的毒性。重 金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要是由于采矿、废气排放、污水灌溉 和使用重金属制品等人为因素所致。重金属将土壤、大气和水体污染以后，将进入食物链， 最终进入人体。由于生物放大效应，食物链从低级向高级的进展过程中，重金属等有害物质 的含量越来越大。重金属离子在人体内的蓄积将给人体带来难以修复的损伤，剂量大时会 直接导致死亡。在“世界十大污染事件”中，“水俣病”事件和“痛痛病”事件分别是由重金 属汞和镉引起的。重金属残留造成的巨大危害已经使得人们不得不正视它的存在、并努力 寻找解决办法。由于土壤和水体被重金属污染，植物的种植和栽培毫无疑问将受到影响。中草药 同样不能幸免。中药中的重金属主要来源于土壤、中药自身代谢的需要和对某种金属元素 的富集能力、工业“废液、废气、废渣”的污染、农药和肥料的污染以及中药在仓储、加工、炮 制过程中的污染° A. M. Au (Screening Methods for Drugs and Heavy Metals inChinese Patent Medicines, Bull. Environ. Contam. Toxicol.，2000，65，112—119)指出从 1995 年 开始，他和他的助手们用Perkin Elmer Model3100型原子吸收分光光度计对美国加利福 尼亚州的近500个中药非处方药(如“安官牛黄丸”、“感冒清胶囊”、“黄连上清丸”、“六神 丸”、“八宝清风散”、“牛黄解毒片”等)中的铅、砷和汞等重金属含量进行了测定。结果表 明“10%左右被测试的中药中含有未经标明的药物成分和/或含有足以使人中毒的铅、汞 和砷等金属元素，其中“铅含量从Ippm到184ppm ；砷含量从68ppm到114000ppm ；汞含量从 329ppm到5070ppm”。中药中过高的重金属残留已经是不争的事实。这不仅严重损害了中 药的形象，也给我国造成了极大的经济损失。当前，国际上进口中药材和中成药的国家和 地区对中药材、中成药的重金属含量都提出了严格要求。我国国家对外贸易经济合作部出 台和实施的《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》限量指标为重金属总量应< 20. Omg/ kg，铅(Pb) ( 5. 0mg/kg，镉(Cd) ( 0. 3mg/kg，汞(Hg) ( 0. 2mg/kg，铜(Cu) ( 20. 0mg/kg， 砷(As) <2.0mg/kg。因此，在保证中药中的有效成分不被破坏、保持药效的前提下尽可能 地降低中药中的重金属含量已经成了中药研究领域的热点。目前一般用水提取中药中的有效成分，得到中药提取液。通过后续工艺可以将中 药提取液制成片剂、丸剂、粉剂等各种剂型。重金属在中药提取液中一般以离子形式存在。 人们已经将在处理含重金属的电镀液等废液中积累的丰富经验用于去除中药提取液中的重金属离子，通常可以采用膜分离法、离子交换处理法、溶剂萃取分离法、吸附法和螯合树 脂去除法等方法。膜分离法是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异，通过控制膜的孔径 大小，以外界能量或化学位差为推动力，使某些物质可以通过膜而某些物质被选择性截留， 从而达到分离混合物的目的。在应用膜分离法去除中药提取液中的重金属离子时，通常采 用电渗析法等来实现。离子交换处理法是利用离子交换剂去除重金属离子的方法。离子交换是利用交换 剂自身携带的能自由移动的离子与被处理的中药提取液中的重金属离子进行交换来实现 的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基团对重金属离子的亲和能 力。多数情况下被处理溶液中的重金属离子是先被吸附、再被交换。因此，离子交换剂具有 吸附、交换双重功效。常用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。溶剂萃取分离法的原理是采用选择性较高的络合剂与中药提取液中的重金属离 子络合，然后用有机溶剂将络合物萃取出来，再通过解络合使得络合剂和有机溶剂实现再 生。吸附法是利用吸附剂的独特结构，通过表面吸附、表面电相互作用或形成表面氢 键等形式，将中药提取液中的重金属离子除去的方法。常用的吸附剂有活性炭、大孔吸附树 脂等。螯合树脂去除法是利用改性高分子树脂上的含有氧、氮、硫等元素的官能团能与 中药提取液中的重金属离子形成稳定的螯合物的原理来达到去除重金属离子的目的。常用 的螯合型树脂包括苄亚胺二乙酸型螯合树脂、巯基型螯合树脂、胺基型螯合树脂、苄胺基磷 酸型螯合树脂和负载三价铁离子和/或三价镧离子的苄胺基磷酸型螯合树脂。最近，随着超临界流体萃取技术的迅速发展，人们也将这一技术用于去除中药中 的重金属离子。具体的方法是选择能提供电子的物质与重金属离子形成极性较低的配合 物、结合极性改性剂增强配合物在超临界流体中的溶解度，从而将重金属离子从中药提取 液去除。上述用来去除中药提取液中的重金属离子的方法都存在或多或少的缺点，这些缺 点限制了它们在实际生产中的推广和应用。对于膜分离法来说，由于其分离功能利用膜来实现，在使用过程中总会发生膜的 污染和通量的衰减，因此需要经常清洗和维护，这大大限制了膜分离法的推广和应用。同时 中药提取液的异常复杂的成分增加了膜被污染的几率。对于离子交换处理法而言，离子交换剂一般都呈现出一定的酸碱性，这对中药提 取液中的有效成分具有一定的破坏作用；同时，离子交换剂本身携带的电荷也有可能对中 药提取液中的有效成分产生影响。这就限制了离子交换法在去除中药中的重金属离子方面 的应用。对于溶剂萃取分离法来说，溶剂在萃取过程中容易发生流失以及在络合剂和溶剂再生过程中大量的能源消耗，使得该方法的应用受到了限制。同时，溶剂萃取分离法中必 须用到的有机溶剂会将中药提取液中的有效成分被萃取出而带走，这将严重影响中药的药 效。这些缺点使得溶剂萃取分离法的应用受到了很大的限制。对于吸附法而言，中药提取液中的有效成分较易被吸附、重金属离子较难被吸附等原因使得吸附法的应用受到了很大的限制。同时，吸附剂的再生循环不易实现。对于螯合树脂法来说，由于中药提取液中的铅、镉、汞和铜元素一般以阳离子形式 存在而砷元素可能以阳离子或阴离子存在，重金属相对复杂的存在形式使得必须联合使用 多种螯合树脂才能将其去除。这不仅增加了成本，延长了操作时间，也使得螯合树脂的再生 循环无法方便地实现。对于超临界流体萃取法而言，虽然该技术在过去的三十年中在天然产物的提取方 面取得了令人瞩目的成就，但在去除重金属离子方面的研究才刚刚起步。同时，超临界流体 萃取方法对设备的要求比较严格、设备造价较高，所以目前该技术在去除中药提取液中的 重金属方面尚没有工业化的实例。综上所述，发展具有工业化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含螯合基团的壳聚糖，其特征在于，所述螯合基团为交联胺基二硫代甲酸基和负载三价铁离子的胺基亚甲基磷酸基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高源，许峰，
申请(专利权)人：北京欧凯纳斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]