專利名稱：一種交聯(lián)型半纖維素的制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)產(chǎn)品及其制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及交聯(lián)型半纖維素的制備方法，具體涉及一種交聯(lián)型半纖維素的制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，歐洲各國、日本的農(nóng)業(yè)及化學(xué)科學(xué)家正在積極探索以農(nóng)林生物質(zhì)等可再生資源為原料生產(chǎn)化工新產(chǎn)品，用來補(bǔ)充和替代以石油為原料的化工產(chǎn)品，以農(nóng)林生物質(zhì)等可再生資源為基礎(chǔ)的化工產(chǎn)品比重將日益增加，農(nóng)林生物質(zhì)等可再生資源將大規(guī)模用于工業(yè)生產(chǎn)。我國也對利用可再生資源開發(fā)新能源以替代石油等不可再生資源生產(chǎn)各種可降解材料日益重視。開發(fā)利用農(nóng)林生物質(zhì)資源，逐步補(bǔ)充和替代石油等不可再生資源，是關(guān)系 到我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及農(nóng)業(yè)工業(yè)化的重大問題。半纖維素是樹木生物合成的多糖聚合物，據(jù)估計，全球的植物每年生成的半纖維素有3. 5X IOltl噸，其中木聚糖是半纖維素復(fù)合多糖中主要成分，具有生物相容性、可降解性等特點。因此，有效利用數(shù)量巨大的木聚糖類型的半纖維素，將其轉(zhuǎn)化成為具有工業(yè)意義的化學(xué)品、新材料、功能食品添加劑等，對實現(xiàn)工農(nóng)業(yè)可持續(xù)性健康發(fā)展具有積極的意義。木聚糖半纖維素通過化學(xué)改性后，由于賦予木聚糖大分子鏈上功能性基團(tuán)，使得木聚糖的物理和化學(xué)性質(zhì)得到很大改善。例如為了提高木聚糖半纖維素的水溶性，通過醚化反應(yīng)，可以使得木聚糖大分子鏈上接枝羧甲基基團(tuán)、季銨基團(tuán)等；為了增加木聚糖的憎水性，可以通過在木聚糖大分子鏈上與長鏈酰氯發(fā)生反應(yīng)，使得木聚糖大分子鏈上接枝疏水性的長鏈。交聯(lián)型半纖維素的分子鏈上有大量羧基基團(tuán)，但不溶于水，可以作為吸附材料應(yīng)用于污水處理行業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種交聯(lián)型半纖維素的制備方法與應(yīng)用，，制備的交聯(lián)型半纖維素不溶于水，含有大量的羧基和酯基，可以作為吸附材料應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
一種半干法制備交聯(lián)型半纖維素的方法，其特征在于，包括以下步驟
(1)將半纖維素加入熱水中，6(T80°C攪拌至溶解得到半纖維素溶液，將催化劑和檸檬酸溶于水中，與半纖維素溶液混合得到混合溶液，于8(Γ100 脫水2(T60min ；
(2)步驟(I)得到的產(chǎn)物于11(T120°C進(jìn)行酯化交聯(lián)反應(yīng)2 8h；
(3)步驟(2)得到的產(chǎn)物經(jīng)過冷卻、用低級醇浸泡、過濾、低級醇清洗、烘干，得到交聯(lián)型半纖維素。步驟(I)中，所述半纖維素為從山毛櫸木分離得到的木聚糖，純度大于90%，重均分子量為52933g · moΓ1，羧基含量為180meq/100g。
步驟(I)中，所述催化劑為次亞磷酸鈉。步驟(I)中，所述催化劑與半纖維素的質(zhì)量比為O. 5^1. 0，所述檸檬酸與半纖維素的質(zhì)量比為l.(T5. O。步驟(I)中，所述混合溶液中半纖維素的濃度為2 8%。步驟(I)中，所述熱水的溫度為6(T80°C，攪拌的時間為3(T60min。步驟(3)中，所述低級醇為甲醇、乙醇或丙醇，其體積分?jǐn)?shù)為60、0%。所述交聯(lián)型半纖維素的酯化度為25 49%，羧基含量為554 703meq/100g。本發(fā)明還提供所述交聯(lián)型半纖維素在污水處理吸附中的應(yīng)用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果·
(1)本發(fā)明的方法具有工藝簡單，反應(yīng)條件容易控制、操作性好等特點；
(2)采用廉價、無毒、可再生、可生物降解與生物相容性的生物質(zhì)半纖維素為原料，有利于環(huán)境保護(hù)；
(3)本發(fā)明制備的交聯(lián)型半纖維素不溶于水，含有大量的羧基和酯基，吸附性能優(yōu)異，可以作為吸附材料應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限與此。實施例I
(1)將I.Og木聚糖半纖維素加入25mL 60°C熱水中，于60°C攪拌溶解60min，將O. 5g次亞磷酸鈉和I. Og檸檬酸溶于25mL水中，與半纖維素溶液混合得到混合溶液，置于預(yù)先設(shè)置好的烘箱里，于80°C脫水60min ；
(2)步驟(I)得到的產(chǎn)物置于預(yù)先設(shè)置好的烘箱里，于110°C進(jìn)行酯化交聯(lián)反應(yīng)8h；
(3)步驟(2)得到的產(chǎn)物冷卻到室溫，用50mL的70%乙醇浸泡4h、用50mL的70%乙醇洗滌兩次，于55°C干燥24h，得到交聯(lián)型的半纖維素。測定方法和條件將一定量的交聯(lián)型半纖維素置于裝有一定濃度硝酸銅溶液的容器中，于30°C振蕩24h，過濾，所得濾液和原始硝酸銅溶液用原子吸收光譜測其濃度，交聯(lián)型半纖維素對銅離子的吸附量按照下式計算。Q=(C0-Ce)XVl 其中，G為開始硝酸銅的濃度，mg/L -,Ce吸附24小時后的硝酸銅濃度，mg/L ;V是硝酸銅溶液體積L ；ff為交聯(lián)型半纖維素的質(zhì)量，g。經(jīng)檢測，實施例I制備的交聯(lián)型半纖維素的羧基含量為580meq/100g，酯化度為30%，室溫24h吸附銅的量為37mg/g。實施例2
(1)將I.Og木聚糖半纖維素加入IOmL 70°C熱水中，于70°C攪拌溶解45min，將0.8g次亞磷酸鈉和3. 6g檸檬酸溶于IOmL水中，與半纖維素溶液混合得到混合溶液，置于預(yù)先設(shè)置好的烘箱里，于90°C脫水40min ；
(2)步驟(I)得到的產(chǎn)物置于預(yù)先設(shè)置好的烘箱里，于120°C進(jìn)行酯化交聯(lián)反應(yīng)5h；
(3)步驟(2)得到的產(chǎn)物冷卻到室溫，用50mL的90%丙醇浸泡4h、用50mL的70%乙醇洗滌兩次，于65°C干燥20h，得到交聯(lián)型的半纖維素。經(jīng)檢測，實施例2制備的交聯(lián)型半纖維素的羧基含量為703meq/100g，酯化度為43%，室溫24h吸附銅的量為43mg/g。實施例3
(1)將Ig木聚糖半纖維素加入6.5mL 80°C熱水中，于80°C攪拌溶解30min，將I. Og次亞磷酸鈉和5. Og檸檬酸溶于6. OmL水中，與半纖維素溶液混合得到混合溶液，置于預(yù)先設(shè)置好的烘箱里，于100°C脫水20min ；
(2)步驟(I)得到的產(chǎn)物置于預(yù)先設(shè)置好的烘箱里，于115°C進(jìn)行酯化交聯(lián)反應(yīng)2h；
(3)步驟(2)得到的產(chǎn)物冷卻到室溫，用50mL的60%甲醇浸泡4h、用50mL的70%乙醇洗滌兩次，于50°C干燥30h，得到交聯(lián)型的半纖維素。 經(jīng)檢測，實施例3制備的交聯(lián)型半纖維素的羧基含量為638meq/100g，酯化度為37%，室溫24h吸附銅的量為38mg/g。
權(quán)利要求
1.一種交聯(lián)型半纖維素的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將半纖維素加入熱水中，6(T80°C攪拌至溶解得到半纖維素溶液，將催化劑和檸檬酸溶于水中，與半纖維素溶液混合得到混合溶液，于8(Γ100 脫水2(T60min ； (2)步驟(I)得到的產(chǎn)物于11(T120°C進(jìn)行酯化交聯(lián)反應(yīng)2 8h； (3)步驟(2)得到的產(chǎn)物經(jīng)過冷卻、用低級醇浸泡、過濾、低級醇清洗、烘干，得到交聯(lián)型半纖維素。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述半纖維素為從山毛櫸木分離得到的木聚糖，純度大于90%，重均分子量為52933g · moF1,羧基含量為180meq/100g。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述催化劑為次亞磷酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述催化劑與半纖維素的質(zhì)量比為O. 5^1. 0，所述檸檬酸與半纖維素的質(zhì)量比為I. (Γ5. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述混合溶液中半纖維素的濃度為2 8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述熱水的溫度為6(T80°C，攪拌的時間為3(T60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述低級醇為甲醇、乙醇或丙醇，其體積分?jǐn)?shù)為60、0%。
8.根據(jù)權(quán)利要求Γ7之一所述的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)型半纖維素的酯化度為25 49%，羧基含量為554 703meq/100g。
9.權(quán)利要求I所述交聯(lián)型半纖維素在污水處理吸附中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交聯(lián)型半纖維素的制備方法與應(yīng)用，其制備方法包括以下步驟將木聚糖半纖維素用熱水溶解，加入催化劑和檸檬酸，低溫脫水，然后在高溫下發(fā)生酯化交聯(lián)反應(yīng)，粗產(chǎn)物冷卻后分離提純、洗滌、干燥得到交聯(lián)型的半纖維素，可以作為吸附材料應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，反應(yīng)條件容易控制、操作性好；制備的交聯(lián)型半纖維素不溶于水，其大分子鏈上具有大量羧基基團(tuán)和酯基，酯化度為25~49%，羧基含量為554~703meq/100g，吸附性能優(yōu)異。
文檔編號C08B37/14GK102775525SQ20121024391
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者任俊莉, 孫潤倉, 李慧玲, 王帥陽 申請人:華南理工大學(xué)