[發明專利]一種具有快速吸附能力的β?環糊精多孔材料的制備及應用

在審

• 申請號: 201710783628.7
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107376875A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 楊長安;黃河;陳玲;紀拓;唐課文;周叢山
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C08B37/16
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技術領域

本發明涉及一種具有快速吸附能力的β-環糊精多孔材料的制備及應用。

背景技術

吸附劑是利用其內部的多孔結構吸附廢水中某種或幾種污染物，回收或去除它們，從而使廢水得到凈化的一類材料。目前吸附劑已廣泛應用于化工、環境保護、醫藥衛生和生物工程等領域。在化工和環境保護方面，吸附劑主要用于凈化廢氣、回收溶劑和脫除水中的微量污染物。其應用范圍包括脫色、除臭味、脫除重金屬、除去各種溶解性有機物和放射性元素等。吸附劑對廢水的處理，具有適應范圍廣、處理效果好、可回收有用物料以及吸附劑可重復使用等優點，隨著現有吸附劑性能的不斷完善以及新型吸附劑的研制成功，它在水處理中的應用前景將更加廣闊。

β-環糊精是環糊精糖基轉移酶作用于淀粉的產物，它是由7個葡萄糖單元通過α-1,4-糖苷鍵連接而成的環狀低聚糖，由于其分子構型較為特殊，上下外部是親水的表面，內部則是一個具有一定尺寸的手性疏水空腔，它能依據空腔大小，通過疏水作用力、氫鍵力或范德華力等作用與許多尺寸大小適宜的無機、有機分子結合形成主客體包合物，并能改變被包合物的化學和物理性質，具有保護、穩定、增溶客體分子和選擇性定向分子的特性。而其外側親水性的羥基對金屬離子具有螯合作用，從而廣泛地應用于醫藥、食品、環境、化工、化學、高分子合成、化妝用品、化學檢測等多種領域。近年來發現，將主體環糊精通過適當的交聯劑交聯后，得到的環糊精聚合物在結構上仍保留了環糊精原有的空腔結構，在性能上保持了環糊精原有的包結、緩釋、催化等能力，由于在聚合過程中形成了多個支化點，能形成立體網絡結構，因此兼備了高聚物較好的機械強度、良好的穩定性和化學可調性等優點，在分子識別、色譜分離、環境污染防治、藥物及食品工業等方面具有獨特的作用和廣泛的應用。

目前，主要是對β-環糊精進行改性合成吸附劑，可將其用于對環境污染物的吸附、藥物分子的負載和緩釋、分析檢測、手性分離、催化、織物整理和表面功能化等方面。因此，β-環糊精的改性研究成為有機合成領域中一個極具前景的研究課題。Song等在文獻《Surface Immobilization of Carbon Nanotubes by β-Cyclodextrins and Their Inclusion Ability》（Journal of Nanoscience and Nanotechnology，Vol. 13，2013年）報道了通過酰胺鍵改性β-環糊精固載在多層碳納米管上，用于吸附水相中的染料羅丹明6G和環境污染物β-萘酚，具有明顯的吸附效果。Chen 等在文獻《Carbonaceous Nanofiber Membrane Functionalized by beta-Cyclodextrins for Molecular Filtration》（ACS Nano，Vol. 5，2011年）報道了以環氧氯丙烷作為連接基團，將β-環糊精固載在碳納米纖維上，制成碳納米纖維膜，吸附水相中的品紅酸，飽和吸附容量達到了顆粒活性炭的飽和吸附容量的4倍。Roland Fuhrer等在文獻《Immobilized β-Cyclodextrin on Surface-Modified Carbon-Coated Cobalt Nanomagnets: Reversible Organic Contaminant Adsorption and Enrichment from Water》（Langmuir，Vol. 27，2011年）報道了用1,6-六亞甲基二異氰酸酯為連接基團，將 β-環糊精固載在碳包覆的磁性鈷納米粒子上，構筑一種吸附材料。吸附水相中的環境污染物，該吸附劑不僅可以迅速吸附水相中的污染物，并且脫附容易, 可重復循環使用16次。Jianming Pan等在文獻《Adsorptive removal of 2,4-didichlorophenol and 2,6-didichlorophenol from aqueous solution by β-cyclodextrin/attapulgite composites: Equilibrium, kinetics and thermodynamics》（Chemical Engineering Journal，Vol. 166，2011年）中報道了以(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷為連接基團，將β-環糊精固載在 Mg-Al-Si 棒上，作為吸附材料。并用其吸附水相中的2,4-二氯苯酚和2,6-二氯苯酚，常溫下有較好的飽和吸附量并表現出一定的選擇性吸附。Yanmei Zhou等在文獻《Adsorption of chromium (VI) from aqueous solutions by cellulose modified with β-CD and quaternary ammonium groups》（Journal of Hazardous Materials，Vol. 187，2011年）中報道了以甲基丙烯酸縮水甘油酯為連接基團, 將具有季銨鹽官能團的β-環糊精衍生物固載在纖維素上，構筑吸附材料。對水相中的Cr(VI)的最高吸附容量達到了61.05 mg/g，并且吸附的Cr(VI)在堿液中可以方便地脫附。結果表明該吸附劑不僅可以用于吸附環境污染中的其它重金屬離子，還可以用于吸附環境污染中的有機化合物，其用途比較廣泛。