[发明专利]一种用于壳聚糖氧化降解的分子筛负载Fenton催化剂

说明书

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种用于壳聚糖氧化降解的分子筛负载Fenton催化剂，还涉及上述的催化剂的制备及再生方法。催化剂包括Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃和mcm‑48分子筛，所述的Fe(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃与mcm‑48分子筛载体复合制成催化剂。分子筛负载Fenton催化剂解决现有氧化降解壳聚糖反应效率低、氧化剂残留、产品分子量大的问题，制备出高活性、高稳定性、分离方便、易于回收、环境友好的分子筛负载Fenton催化剂。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种负载铁催化剂，还涉及上述的催化剂的制备及再生方法。

背景技术

壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)在浓碱或酶作用下脱乙酰基得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，一般而言脱乙酰度在55%以上即可称为壳聚糖。这种天然高分子在生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等方面具备优良性能，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。

壳寡糖（chito-oligosaccharide），是将壳聚糖降解得到的一种聚合度在2~20之间寡糖产品，分子量≤3200Da，是自然界中唯一的碱性寡糖。由于壳聚糖分子量较大，难以溶于水，故具有良好的水溶性、易被人体吸收、无毒副作用、生物活性更高的壳寡糖收到了广泛关注。研究人员发现其具有抗肿瘤、抗菌、抗氧化、降血脂、促进伤口愈合等诸多活性。此外，壳寡糖还具有良好的吸湿性与保湿型，可以作为果蔬的保鲜剂，化妆品中的保湿剂。

壳寡糖通常由壳聚糖降解获得，其制备方法可分为：物理降解法，化学降解法与生物降解法。

物理降解法是用加热，超声，微波，射线等物理方式制备壳聚糖的方法。往往存在反应不充分、收率低等问题。

生物降解即酶降解，具有许多优点，如无副反应、降解条件温和、降解过程及降解产物相分子量分布容易控制等。研究表明溶菌酶、壳聚糖酶、纤维素酶、淀粉酶等数十种酶对壳聚糖有明显的降解效果。但酶的价格昂贵，生产成本较高。

化学降解法一般为酸降解或氧化降解。酸降解是较早的降解法，通常使用盐酸等强酸，其反应难以控制，产物多为单糖，废酸污染环境，应用较少。氧化降解通常采用过氧化氢或臭氧作为氧化剂，以强氧化性的自由基破坏壳聚糖分子中的β-1,4-糖苷键，拆解长链分子。其成本低，降解反应周期较短，反应物无残毒，易实现工业化生产。

使用过氧化氢降解会有较多氧化剂残留，且随反应温度的升高与过氧化氢浓度的提升，产品易出现褐变。因此，需要针对上述的缺陷进行改进，通过催化剂增强降解效果，提高过氧化氢利用率，避免较高温度下反应时褐变的发生。

Fenton试剂是由过氧化氢与亚铁离子催化剂组成的混合体系,它通过催化分解产生的OH·进攻有机物分子夺取氢，将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为和等无机物。有研究表明,利用Fe(Ⅲ)盐溶液、可溶性铁以及铁的氧化矿物(如赤铁矿、针铁矿等)同样可使催化分解产生OH·，达到降解有机物目的。故在反应体系中加入铁盐提高降解效果，并将其负载于载体上，设计一种易分离回收，活性高、重复性好且活性组分流失慢的对环境友好的催化剂。

分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构。分子筛中含有大量的结晶水，加热时可汽化除去，故又称沸石。自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛。分子筛在各种不同的酸性催化剂中能够提供很高的活性和不寻常的选择性，且绝大多数反应是由分子筛的酸性引起的，也属于固体酸类。近20年来在工业上得到了广泛应用，尤其在炼油工业和石油化工中作为工业催化剂占有重要地位。