[发明专利]一种接枝改性壳聚糖微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种接枝改性壳聚糖微球及其制备方法，所述制备方法包括：以交联壳聚糖微球为母体，经充分溶胀后，在引发剂的作用下与配体2‑氨基苯并噻唑反应，进行接枝反应，反应完成后洗涤、干燥得到所述接枝改性壳聚糖微球。本发明还提供了一种接枝改性壳聚糖微球作为灭菌剂在饮用水中的应用。本发明接枝改性壳聚糖微球为新型改性杀菌剂，通过引入或生成强杀菌能力的功能基团，从而能够增强固体杀菌剂与细菌的作用效果。本发明提供的接枝改性壳聚糖微球可回收，能够多次使用并且可以有效降低“二次污染”，能够提高资源的利用率。符合我国倡导的资源节约、可持续发展观念，有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于杀菌剂领域，具体涉及一种接枝改性壳聚糖微球及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的快速发展，人们生活质量越来越高、安全意识越来越强。中国的水资源短缺已经敲响了警钟，更重要的是水安全的现状不容乐观。近几年来，饮用水安全一直是全社会关注的热点，饮用不合格水威胁人体健康的新闻层出不穷。尤其是由微生物污染所引起的安全问题。这主要是由于人们以前饮用煮沸的凉开水，现在饮用桶装水。桶装水从制作到售卖要经过多道的工序和运输才能到达消费者手中。此过程虽然会经过严格把关，但难免会在某些环节出现纰漏造成污染。桶装水的污染大多是由细菌或其他微生物引起的中毒或感染。解决该问题的方法主要有两类：高温灭菌和使用化学消毒剂。但是，前者成本高、耗能大、使用不便；后者会残留令人讨厌的气味，存在“二次污染”的风险。因此，开发既安全又高效，同时成本价格也低廉的灭菌剂成为研究的重要方向。

壳聚糖是以广泛存在于自然界的甲壳素为基料，经过化学反应脱乙酰制得的高分子材料，壳聚糖储量丰富、成本低廉、可生物降解、不易造成污染，本身具有良好的生物相容性，且无毒副作用。壳聚糖的游离氨基在一定环境下，氮原子带有1对孤对电子，使基团氨基表现出弱碱性。游离氨基基团能够与1个氢离子结合，从而使壳聚糖变成带有正电荷的线形的聚电解质。吸附在负电荷表面，同时由于壳聚糖的弱碱性，其表面会带有弱的正电荷。所以，壳聚糖是少数具有电荷性性质的天然产物，从而壳聚糖成为研究的热点。

壳聚糖接枝共聚改性的反应类型是自由基引发接枝共聚、偶合接枝共聚、缩合接枝共聚和定位接枝共聚四种，自由基引发接枝共聚方法是壳聚糖接枝聚合的重要的途径。接枝改性壳聚糖具有吸附性能强、灭菌效果佳的特点。

裴继诚等(裴继诚,余成华,张方东等.漆酶催化壳聚糖-阿魏酸接枝共聚提高产物抗氧化及抗菌性的研究[J].功能材料,2014,(14):14037-14042.)以阿魏酸(FA)为底物,利用漆酶作为催化剂催化壳聚糖与阿魏酸接枝反应。抑菌性能检测得在浓度为1mg/mL时FA-壳聚糖较壳聚糖原样对大肠杆菌和沙门氏菌的抑菌圈分别提高了1.5和1.3mm，在浓度为5mg/mL时FA-壳聚糖较壳聚糖原样对枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈分别提高了2.5和2.0mm。

银离子是一种具有杀菌效果的金属离子，CuSO₄是大众熟知的一种消毒剂，水体中含有银离子和铜离子，而长期饮用含重金属离子的水会对人们健康造成威胁。若微球能够在灭菌的同时负载一定量的银离子或铜离子，既能保证降低水中银、铜的含量又能提升灭菌微球的功能，用于回收环境中的银、铜离子，更好的提高了灭菌微球的附加值。

通过上述对中国水资源和水污染的现状描述，以及改性壳聚糖的合成以及改性方面的陈述，壳聚糖接枝共聚改性的应用在水处理技术中发挥着重要作用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术和成本问题，提供一种接枝改性壳聚糖微球及其制备方法和应用，以交联壳聚糖为母体，与配体(2-氨基苯并噻唑)进行合成反应，能够获得具有较高功能基转化率的改性壳聚糖灭菌微球，该改性对饮用水具有良好的杀菌效果。

为解决上述技术难题，本发明采用以下技术方案：

一种接枝改性壳聚糖微球，具有如式(Ⅰ)所示的结构：