[发明专利]壳聚糖-还原型谷胱甘肽聚合物的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子化合物的制备及环保工程技术领域，具体涉及一种壳聚糖-还原型谷胱甘肽聚合物的制备方法及其应用。

背景技术

当前我国处于经济的快速发展阶段，随之而来的水环境问题也日益突出。尤其随着矿产开发、机械加工等工业的快速发展，使得大量重金属进入水体，对水环境造成严重的污染。因此水环境中的重金属去除是水处理领域近几年研究的重点。在众多的水处理工艺当中，絮凝工艺具有处理过程简单、操作方便、处理成本低等诸多优点，是处理含重金属废水的重要方法之一，其中絮凝效果的好坏主要取决于絮凝剂的种类、性质，而现行的絮凝剂通常仅用于去除原水中的胶体颗粒物质，对水环境中小尺度的重金属离子去除效果不好，因此，如果制备出能够有效去除水中重金属离子的絮凝剂，意义重大。

当前絮凝剂种类众多，性质差异较大。最新研究表明，常规单一的絮凝剂有时无法满足处理的需要，而复合絮凝剂的处理效果常常优于单一絮凝剂。根据配位化学理论知识可知，含有N、O和S的絮凝剂对重金属离子具有优良的去除能力，因为重金属离子一般属于软酸或中间酸，而有机硫化物和胺类则属于软碱或中间碱，根据软硬酸碱理论，它们两者易结合成稳定的络合物。因此如果将针对重金属的强配位基团引入絮凝剂中，制备出去除重金属效果较好的絮凝剂，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的之一在于制备一种去除重金属离子效果较好的絮凝剂，提供一种引入强配位基团巯基的壳聚糖-谷胱甘肽聚合物的制备方法，该方法步骤简单，易于工业化生产。

本发明方法包括如下顺序的步骤：

(1)室温下，将壳聚糖加入到反应容器中，加入稀酸使壳聚糖溶胀；其中，稀酸可以或是盐酸或是醋酸，其浓度控制在0.5～2.0mol/L之间；

(2)再加入去离子水促进壳聚糖充分溶解，且壳聚糖与水的质量比控制在1：50～100之间；

(3)将活性剂1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化亚胺盐酸盐、保护剂N-羟基丁二酰亚胺或N-羟基硫代琥珀酰亚胺、反应单体还原型谷胱甘肽加入到反应容器中混合均匀；

(4)调节反应体系的pH值，使溶液的pH值控制在2～10之间；

(5)将反应容器置于水浴锅中加热或磁力搅拌器上，将反应温度控制在5～50℃；水浴加热过程中采用机械搅拌的方式促进其充分反应，如在磁力搅拌器上反应，则在反应容器中加入搅拌子；或者将反应容器置于微波反应器中，利用微波效应促进反应的进行，在微波反应器中反应1～10min后，将其转入水浴锅中或磁力搅拌器上，温度控制在5～50℃范围内，水浴加热过程中采用机械搅拌的方式促进其充分反应，如在磁力搅拌器上反应，则在反应容器中加入搅拌子；其中，机械搅拌或磁力搅拌子控制其转速50～300r/min范围内，反应时间为0.5～24h；

(6)反应结束后，得到液体产物即是壳聚糖-还原型谷胱甘肽聚合物。

具体的，步骤(1)中，所述壳聚糖的纯度级别为优级纯、分析纯、化学纯和生物级中的一种，其脱乙酰度在55～100％之间；步骤(3)中，壳聚糖单体和还原型谷胱甘肽的摩尔比为10～90：90～10。

具体的，步骤(3)中，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化亚胺盐酸盐、N-羟基丁二酰亚胺、还原型谷胱甘肽分别溶解后依次加入到反应容器中；或者将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化亚胺盐酸盐、N-羟基丁二酰亚胺、还原型谷胱甘肽混合均匀后一次性加入到反应容器中；其中，1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化亚胺盐酸盐与N-羟基丁二酰亚胺的摩尔比为10～90：90～10。

具体的，步骤(5)中，微波功率控制在20～100W之间。

本发明的目的之二在于提供上述方法制备的壳聚糖-还原型谷胱甘肽聚合物的应用，即将液体产物配成溶液或直接用于去除水环境中的重金属Cr⁶⁺离子、Hg²⁺离子。

本发明方法制备的絮凝剂相比于现有的重金属捕集剂，本发明的有益效果体现在：

(1)本发明制备方法采用的两种反应原料都属于绿色环保型，其本身对环境及人体没有副作用，因此所合成的絮凝剂也是一种绿色环保型絮凝剂。

(2)本发明的反应条件中合成温度的范围较广，因此在常温下也能够得到聚合产物，符合当前的节能减排政策。

(3)所制备壳聚糖-谷胱甘肽絮凝剂对重金属离子有很好的去除效果。

具体实施方式

下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。

实施例1：