本发明专利技术公开了一种在离子液体中酶催化回收脂肪族聚酯及其再聚合方法，回收方法包括：将脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水加入锥形瓶，进行超声处理；然后加入脂肪酶恒温反应4~48h；过滤，回收酶，滤液加入三氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解产物，静置分层，分液，得到降解产物溶液，并回收离子液体；降解产物溶液减压蒸馏，得到淡黄色液体即为降解产物。本发明专利技术方法分别采用绿色环保、可重复回收利用的离子液体和酶作为溶剂和催化剂，能够快速有效地将脂肪族聚酯进行酶解，并采用相同的溶剂与催化剂对降解产物进行再聚合，反应条件温和，再聚合产物相对分子质量较高，分子量分布较窄，离子液体和酶可循环使用，绿色环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脂肪族聚酯的化学回收与再利用的
，特别涉及一种在离子液体中利用固定化酶催化回收脂肪族聚酯并再聚合的方法。
技术介绍
脂肪族聚酯是一类主链由脂肪族结构单元通过易水解的酯键连接而成的高分子化合物，因其易被自然界存在的微生物或它们代谢的生物酶降解而具有良好的生物降解性和生物相容性，自问世以来，便受到国内外学者的广泛关注。脂肪族聚酯的应用范围广泛，不仅可用作高分子塑化剂，还用于生物医用材料、包装材料、农用塑料、一次性餐具等许多领域。此类材料使用后可进行微生物降解，最终变成二氧化碳和水。随着全球石油资源的紧缺，石油化工产品的循环利用势在必行。若将使用后的脂肪族聚酯直接降解为二氧化碳和水，虽然利于环境保护，但是不利于石油资源的节约利用。然而，利用脂肪族聚酯可被微生物降解的特点，将其通过化学回收与再利用的方法进行循环，避免其快速回归大自然，则在资源的循环利用方面具有重要意义。目前，已有报道指出，在有机溶剂中可利用生物酶将脂肪族聚酯降解为低聚物或单体，从而实现化学回收，并利用低聚物进行再聚合，重新得到高分子量的脂肪族聚酯，从而实现循环利用。此类方法多采用甲苯、乙腈、四氢呋喃等毒性较大的有机溶剂，用量大，且不利于环保。因此，引入新方法来改善现有回收方法的弊端，并开发有效的再聚合方法，实现脂肪族聚酯的循环再利用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提出了一种 在离子液体中酶催化回收脂肪族聚酯及其再聚合方法；该方法分别采用绿色环保、可重复回收利用的离子液体和酶作为溶剂和催化剂，将脂肪族聚酯进行酶解反应，并采用相同的溶剂与催化剂对降解产物进行再聚合，条件温和，可循环使用，绿色环保。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种在离子液体中酶催化回收脂肪族聚酯的方法，包括如下步骤:a)将待回收脂肪族聚酯粉碎成粉末，并干燥处理；b)将脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水加入锥形瓶，在2(TlO(rC下进行超声处理5 45min ；c)将脂肪酶加入超声后的反应混合物中，密封锥形瓶，放入恒温反应设备，在4(TlO(TC下，反应4 48h，结束反应；d)过滤，回收酶，滤液加入三氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解产物，静置分层，分液，得到降解产物溶液，并回收离子液体；e)降解产物溶液在3(T120°C下进行减压蒸馏，得到淡黄色液体即为降解产物；其中，脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水和脂肪酶的质量份数之比为1:(广100):(0.01 10):(0.01 5)。本专利技术进一步的改进在于:步骤a)中所述脂肪族聚酯由二元酸、二元酸酯或二元酸酐中一种与二元醇缩聚而成，或由两种或两种以上不同结构二元酸、二元酸酯或二元酸酐与两种或两种以上不同结构二元醇共聚而成。本专利技术进一步的改进在于:脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水和脂肪酶的质量份数之比为1:(30^85): (0.5 10): (0.5 5)。本专利技术进一步的改进在于:步骤a)中所述干燥处理为25°C下真空干燥24h。本专利技术进一步的改进在于:步骤b)中所述离子液体的阴离子基团为Br' HSO4'BF4'PF6' (CF3SO2)2N^NCV 中一种，阳离子基团为[BPy] > [HNEt3]、[BMim]、[MMim]中一种。本专利技术进一步的改进在于:步骤c)中所述脂肪酶为固定化的南极假丝酵母脂肪酶、固定化的猪胰脂肪酶或固定化的洋葱假单胞菌脂肪酶。一种在离子液体中酶催化再聚合降解产物的方法，包括如下步骤:a)将降解产物、离子液体、脂肪酶、蒸馏水加入反应器，搅拌，在4(TlO(rC下进行常压反应，反应3 12h后减压至真空度为-40(T-750mmHg，继续反应f 30h，结束反应；b)将步骤a)反应后所得混合物过滤，回收酶，加入三氯甲烷或四氢呋喃溶解或萃取，回收离子液体，产物溶液加入甲醇、乙醇或水沉淀，抽滤，滤饼洗涤后真空干燥，即得再聚合产物；其中，降解产物、离子液体、脂肪酶、蒸馏水的质量比为1:0.5 20:0.0Γ5:0.01 5。本专利技术进一步的改进在于:步骤a)中所述降解产物为二元酸、二元酸酯或二元酸酐中一种与二元醇缩聚而成的聚酯的降解产物，或为两种或两种以上不同结构二元酸、二元酸酯或二元酸酐与两种或两种以上不同结构二元醇共聚而成聚酯的降解产物。本专利技术进一步的改进在于:步骤a)中所述离子液体的阴离子基团为Br' HSO4'BF4'PF6' (CF3SO2)2N^NCV 中一种，阳离子基团为[BPy] > [HNEt3]、[BMim]、[MMim]中一种。本专利技术进一步的改进在于:步骤a)中所述脂肪酶为固定化的南极假丝酵母脂肪酶、固定化的猪胰脂肪酶、固定化的洋葱假单胞菌脂肪酶或固定化的角质酶。本专利技术进一步的改进在于:降解产物、离子液体、脂肪酶、蒸馏水的质量比为1:5 18:0.3 1:0.Γ0.5。本专利技术进一步的改进在于:步骤a)中减压为经过f2h逐渐减压至真空度为-400 -750mmHg。采用本专利技术的回收及再利用方法，具有以下优点:I)采用离子液体作为溶剂，不仅可以替代毒性较大有机溶剂，还可回收利用，并有效保 持酶活性，提高催化效率；2)利用酶催化的专一性，可控制降解产物结构，使降解产物组分更少，有利于再聚合； 3)采用降解产物直接再聚合，实现了脂肪族聚酯废弃物的有效利用。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的合成方法进一步详细说明。实施例1:本专利技术，包括以下步骤:a)将聚丁二酸丁二醇酯粉碎成粉末，并于25°C下真空干燥24h ；b)按质量比将I份聚丁二酸丁二醇酯粉末、50份[BMim]PF6、I份蒸馏水加入锥形瓶，在40°C下进行超声处理30min，超声波频率为50Hz ；c)按质量比将I份固定化猪胰脂肪酶加入超声后的反应混合物中，密封锥形瓶，放入恒温反应设备，在90°C下，反应24h，结束反应；d)过滤，回收酶，滤液加入三氯甲烷萃取降解产物，静置分层，分液，得到降解产物溶液，并回收离子液体；e)降解产物溶液在40°C下进行减压蒸馏，得到淡黄色液体即为降解产物。本实施例的效果是:降解率可达100%，降解产物数均相对分子质量小于800，产率为 94%ο实施例2:a)将聚己二酸丁二醇酯粉碎成粉末，并于25°C下真空干燥24h ； b)按质量比将I份聚己二酸丁二醇酯粉末、30份[MMim]PF6、0.5份蒸馏水加入锥形瓶，在60°C下进行超声处理lOmin，超声波频率为IOOHz ；c)按质量比将0.5份固定化猪胰脂肪酶加入超声后的反应混合物中，密封锥形瓶，放入恒温反应设备，在70°C下，反应18h，结束反应；d)过滤，回收酶，滤液加入四氢呋喃萃取降解产物，静置分层，分液，得到降解产物溶液，并回收离子液体；e)降解产物溶液在30°C下进行减压蒸馏，得到淡黄色液体即为降解产物。本实施例的效果是:降解率可达100%，降解产物数均相对分子质量小于1000，产率为95%。实施例3:a)将聚己二酸-Co- 丁二酸丁二醇酯粉碎成粉末，并于25°C下真空干燥24h ；b)按质量比将I份聚己二酸-Co- 丁二酸丁二醇酯粉末、I份[BMim]PF6、0.0l份蒸馏水加入锥形瓶，在20°C下进行超声处理20min，超声波频率为80Hz ；c)按质量比将0.0l份固定化猪本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在离子液体中酶催化回收脂肪族聚酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：a）将待回收脂肪族聚酯粉碎成粉末，并干燥处理；b）将脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水加入锥形瓶，在20~100℃下进行超声处理5~45min；c）将脂肪酶加入超声后的反应混合物中，密封锥形瓶，放入恒温反应设备，在40~100℃下，反应4~48h，结束反应；d）过滤，回收酶，滤液加入三氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解产物，静置分层，分液，得到降解产物溶液，并回收离子液体；e）降解产物溶液在30~120℃下进行减压蒸馏，得到淡黄色液体即为降解产物；其中，脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水和脂肪酶的质量份数之比为1：（1~100）：（0.01~10）：（0.01~5）。
【技术特征摘要】
1.一种在离子液体中酶催化回收脂肪族聚酯的方法，其特征在于，包括如下步骤: a)将待回收脂肪族聚酯粉碎成粉末，并干燥处理； b)将脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水加入锥形瓶，在20~lO0℃下进行超声处理5 45min ； c)将脂肪酶加入超声后的反应混合物中，密封锥形瓶，放入恒温反应设备，在40~100°c下，反应4 48h,结束反应； d)过滤，回收酶，滤液加入三氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解产物，静置分层，分液，得到降解产物溶液，并回收离子液体； e)降解产物溶液在3(T12(TC下进行减压蒸馏，得到淡黄色液体即为降解产物； 其中，脂肪族聚酯粉末、离子液体、蒸馏水和脂肪酶的质量份数之比为1:(1~100):(0.0l 10):(0.01 5)。2.如权利要求1所述方法，其特征在于:步骤a)中所述脂肪族聚酯由二元酸、二元酸酯或二元酸酐中一种与二元醇缩聚而成，或由两种或两种以上不同结构二元酸、二元酸酯或二元酸酐与两种或两种以上不同结构二元醇共聚而成。3.如权利要求1所述方法，其特征在于:步骤b)中所述离子液体的阴离子基团为Br—、HSO4'BF4_、PF6' (CF3SO2)2N^NCV 中一种，阳离子基团为[BPy]、[HNEt3]、[BMim]、[MMim]中一种。4.如权利要求1中所述方法，其特征在于:步骤c)中所述脂肪酶为固定化的南极假丝酵母脂肪酶、固定化的猪胰脂肪酶或固定化的洋葱假单胞菌脂肪酶。5.一种在离子液体中酶催化再聚合降解产物的方法，其特征在于，包括如...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，赵莹，李成涛，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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