[發明專利]一種可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201210189467.6
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102690516A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 陳興娟;蔡建崇;柯先軍;楊光雷
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L5/08;C08J3/24;C08G73/10;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28
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技術領域

本發明涉及的是一種可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂。本發明也涉及一種可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂的合成方法。

背景技術

隨著我國經濟的迅速發展、人口增長及城市化進程加快，水污染問題日益突出。目前影響我國水環境質量的根源主要是有機物和重金屬離子，這些污染物主要來自冶金、電鍍、制革、采礦、染料等行業，其中有些金屬離子昂貴、稀有，如Ag⁺、Pt²⁺、Re²⁺、Au³⁺等，有些金屬離子有毒，如Hg²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺等。因而富集與分離這些重金屬離子，在一定程度上既能滿足社會的需求，又能回收重金屬離子，減輕對環境的污染，促進人類和環境健康協調發展。

傳統方法用于水處理的樹脂材料一般未具有生物降解的特性，如Li?Niu等人（Efficient?removal?of?Cu(II),Pb(II),Cr(VI)and?As(V)from?aqueous?solution?using?an?aminated?resin?prepared?by?surface-initiated?atom?transfer?radical?polymerization.Chemical?Engineering?Journal.2010,165,751-757.）以氯甲基化聚苯乙烯為母體合成一種新型的胺基樹脂，其具有良好的吸附效果，對Cu(II)、Pb(II)、Cr(VI)和As(V)的吸附容量依次為2.6、0.97、3.0和2.2mmol/g，但該樹脂再生能力差，且不具有生物降解性能，其廢舊樹脂會對環境產生二次污染。

殼聚糖是甲殼素脫乙酰基的產物，甲殼素是僅次于纖維素的第二大天然生物高分子物質，每年地球上甲殼素自然生成量高達百億噸，其產量與纖維素相當，儲量巨大，而且殼聚糖可在水處理、化工、食品等諸多領域應用。然而，天然狀態的殼聚糖比表面積小，易溶于酸性介質而軟化流失，不利于重復使用，制約其直接應用。對殼聚糖進行化學改性，制成的螯合樹脂產品不會產生二次污染，易于再生，同時可生物降解，具有很好的經濟效益、社會效益和環境效益。中國專利公開號：102002116A的專利文件中，公開了一種季胺化殼聚糖交聯樹脂，對多種金屬離子及偶氮染料RB-5都具有良好的吸附效果。Bo?Sun等人（Preparation?of?Biomimetic?Materials?Made?from?Polyaspartyl?Polymer?and?Chitosan?for?Heavy-Metal?Removal.Ind.Eng.Chem.Res.2009,48,9823-9829.）及中國專利公開號：CN1869105的專利文件中，采用L-天門冬氨酸、L-賴氨酸、殼聚糖和巰基乙酸等原料，以戊二醛為交聯劑，合成出一種具有縮氨酸-多糖類似結構共聚物，不僅增加了螯合樹脂中-NH₂的數量，引入了巰基，而且兼具了聚天門冬氨酸和殼聚糖的生物降解性，這是一種環境友好型的、仿生可降解的新穎材料，但是這種共聚材料只適用于極低濃度的溶液體系，飽和吸附量較低，溶脹率較大，不利于床層操作，且在反應合成過程中采用了有毒的巰基乙酸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可多次重復使用、可生物降解、熱穩定性良好的可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂。本發明的目的還在于提供一種可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂具有如下結構式：

其中x小于等于110，m+n小于等于30。

本發明的可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂的制備方法為：

（1）以磷酸為催化劑，L-天門冬氨酸為原料在高溫下發生脫水縮合，制備聚丁二酰亞胺；

（2）將所得的聚丁二酰亞胺與L-胱氨酸反應，得到固體物質；

（3）步驟（2）反應所得的固體物質在氫氧化鈉溶液中水解開環，得到帶有氨基側鏈和-S-S-基團的聚丁二酰亞胺；

（4）使用戊二醛為交聯劑，將帶有氨基側鏈和-S-S-基團的聚丁二酰亞胺與殼聚糖進行交聯反應，得到交聯殼聚糖螯合樹脂。

本發明的可生物降解交聯殼聚糖螯合樹脂的制備方法還可以包括：