[发明专利]一种制备赖氨酸修饰两性大孔离子交换树脂的方法

说明书

一、技术领域

本发明属于离子交换树脂技术领域，具体涉及两性大孔离子交换树脂的制备方法。

二、背景技术

两性离子交换树脂是一类同时存在着阴、阳两种交换基团的分离材料。这类树脂可以同时进行阴、阳离子交换，广泛用于生物工程产品的分离纯化，在生物大分子分离方面有重要作用，也广泛应用于电力、石油、化工、轻工、冶金、电子医药、食品等行业的三废治理中废水的处理。

现有的制备两性离子交换树脂的工艺，例如《高等学校化学学报》2007年5月28卷5期“单分散亲水两性离子交换树脂的制备及其在生物大分子分离中的应用”一文中，公开的方法是：先采用分散聚合法制备单分散亲水性种子(PGMA)，再在稳定剂和表面活性剂的介质中，经溶胀、通入N₂反应、洗涤、真空干燥获得大孔单分散亲水性交联PGMA/EDMA微球，最后用二甲胺化学改性得大孔亲水性强阴-强阳型两性离子交换树脂。该方法的主要缺点是：①制备工艺繁琐复杂，步骤多，生产成本高，不利于在工业生产中推广。②该方法使用多种化学试剂，且没有经处理而直接排放，污染环境，不利于环境保护。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有制备两性大孔离子交换树脂工艺的不足之处，提供一种赖氨酸修饰制备两性大孔离子交换树脂的方法，具有反应条件温和、反应专一性强、接枝的赖氨酸基团具有生物亲和性并可生物降解、操作简单、成本较低、便于推广应用、清洁安全、保护环境等特点。

本发明的原理是：丙烯酸大孔弱酸性阳离子交换树脂的官能团为游离羧基，该羧基在缩合剂N，N-二环己基碳二亚胺的催化下，与赖氨酸的氨基脱水，生成酰胺键，从而合成赖氨酸修饰的两性大孔离子交换树脂。

实现本发明的目的技术方案是：一种制备赖氨酸修饰两性大孔离子交换树脂的方法，以市售赖氨酸和二环己基碳二亚胺及大孔弱酸性丙烯酸阳离子交换树脂为原料，经配制溶液、接枝、精制的简单工艺，制备出赖氨酸修饰的两性大孔离子交换树脂产品。其具体的方法步骤如下：

(1)配制反应溶液

以市售赖氨酸和二环己基碳二亚胺为原料，按照赖氨酸的质量(g)∶纯净水的体积(mL)比为1∶19～6的比例，将赖氨酸加入到纯净水中，搅拌至溶解，就配制出赖氨酸质量分数为5～15％的赖氨酸溶液，收集备用；再按照二环己基碳二亚胺的质量(g)∶乙醇体积浓度为70％的乙醇溶液的体积(mL)比1∶9～2的比例，将二环己基碳二亚胺加入到所述的乙醇溶液中，搅拌至溶解，就配制出二环己基碳二亚胺质量分数为10～30％的二环己基碳二亚胺乙醇溶液，收集配制的二环己基碳二亚胺乙醇溶液，用于制备赖氨酸接枝反应物。

(2)制备赖氨酸接枝反应物

第(1)步完成后，以市售大孔弱酸性丙烯酸阳离子交换树脂(即D113树脂或D155树脂或D111树脂等)为原料，按照大孔弱酸性丙烯酸阳离子交换树脂的质量(g)∶第(1)步配制出的赖氨酸溶液体积(mL)比为1∶3～6的比例，先将所述的树脂加入到所述的赖氨酸溶液中，搅拌均匀，进行搅拌吸附1～3小时后，再加入第(1)步配制出的二环己基碳二亚胺乙醇溶液，进行接枝反应1～2小时，并收集接枝反应物，即为制备出的赖氨酸接枝反应物，备用。

(3)制备两性大孔离子交换树脂

第(2)步完成后，将(2)步制备的赖氨酸接枝反应物泵入真空抽滤机中，进行真空抽滤，分别收集抽滤渣和抽滤液。对于收集的抽滤液，因含有未反应的赖氨酸，用于回收利用。将收集的抽滤渣，按照抽滤渣的质量(g)∶乙醇体积浓度为95％的乙醇溶液的体积(mL)比为1∶4～8的比例，用乙醇溶液反复洗涤收集的抽滤渣，除去生成的二环己基异脲，直至乙醇洗涤液中无二环己基异脲为止，分别收集乙醇洗涤液和乙醇洗涤渣。最后合并各次收集的乙醇洗涤液；对最后收集的乙醇洗涤渣再用蒸馏水进行反复洗涤，直至洗涤液中无赖氨酸为止，分别收集蒸馏水洗涤液和蒸馏水洗涤渣。对最后收集的蒸馏水洗涤渣，即为制备出赖氨酸修饰两性大孔离子交换树脂，放置于4～5℃下保存，备用；最后合并各次收集的蒸馏水洗涤液，泵入生化处理池，进行生化处理，达标后排放。

(4)回收处理

第(3)步完成后，将第(3)步收集的抽滤液置于真空浓缩器中，在温度为60～80℃、真空度为-0.05～-0.08MPa的条件下，进行真空浓缩，直至浓缩液中可溶性固形物含量达到25～35％时止，收集浓缩液，即为回收的赖氨酸，用于第(1)步配制赖氨酸溶液。对第(3)步最后合并的乙醇洗涤液(含有二环己基异脲)，送至二环己基碳二亚胺生产厂回收，用于制备二环己基碳二亚胺。