殼聚糖提取工藝的研究

王 晶

（西安科技大學(xué)高新學(xué)院,西安 710000）

殼聚糖提取工藝的研究

王 晶

（西安科技大學(xué)高新學(xué)院,西安 710000）

殼聚糖是甲殼素脫乙酰化產(chǎn)物，具有良好的生物降解性和兼容性、無毒、無污染等特性，被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。本文是利用Cd2+與殼聚糖C2的-NH2發(fā)生Schiff堿反應(yīng)來保護(hù)-NH2，以戊二醛為交聯(lián)劑，以SMS丙綸復(fù)合無紡布為載體，微波整理固定殼聚糖，制備選擇性吸附Cd2+的過濾材料。

殼聚糖；交聯(lián)劑；環(huán)保材料

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 殼聚糖溶液的配制

用電子天平稱量一定量的殼聚糖溶于1%的醋酸依次配制0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%的殼聚糖溶液，溶脹2小時(shí)使殼聚糖充分溶解。再加入氯化鎘固體，Cd2+與-NH2配位（1：4），溶解后靜置過夜得到Cd2+-CTS整理液。氯化鎘固體要稍微多點(diǎn)，因?yàn)樗旧砭蛶в薪Y(jié)晶水，放置時(shí)間過長易氧化。

1.2 選擇性吸附Cd2+的SMS丙綸無紡布過濾材料的制備

在Cd2+-CTS整理液里，依次加入濃度為0.005mol/L、0.0075mol/L、0.01mol/L、0.0125mol/L的交聯(lián)劑戊二醛，均勻攪拌。將丙綸無紡布按浴比為1：80浸泡，兩浸兩軋。然后置于微波爐里，用中高火輻射2分鐘、3分鐘、4分鐘。將整理過的布樣在1%的NaOH溶液中浸泡1小時(shí)，再用0.1 mol/L的H2SO4溶液清洗布樣，至檢驗(yàn)不出Cd2+離子。然后用高純度的蒸餾水清洗至中性，放在干凈的托盤里自然晾干。仍將烘箱的溫度設(shè)為102℃烘兩小時(shí)，等布樣烘干以后在真空干燥器中干燥兩小時(shí)，用電子天平稱整理過的質(zhì)量，看每塊布樣增重多少。

1.3 SMS丙綸無紡布整理后質(zhì)量變化計(jì)算

根據(jù)交聯(lián)劑用量、微波整理時(shí)間與SMS丙綸無紡布整理前后質(zhì)量變化

式中：m1、m2分別表示整理前后SMS丙綸復(fù)合無紡布的質(zhì)量；表示SMS丙綸復(fù)合無紡布整理后的質(zhì)量變化率。

1.4 測(cè)定殼聚糖中游離氨基的含量

首先配制Nacl和Hcl的標(biāo)準(zhǔn)溶液。用基準(zhǔn)物質(zhì)鄰苯二甲酸氫鉀以酚酞為指示劑標(biāo)定NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，用無水碳酸鈉為基準(zhǔn)物質(zhì)保定HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。每種溶液需要測(cè)定三次，標(biāo)定以后計(jì)算出配制溶液的濃度，并計(jì)算出三次測(cè)定的平均值。得到NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.0956mol/L，HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.0984 mol/L。將兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋100倍，裁剪幾塊布樣在稀釋的鹽酸溶液中浸泡3個(gè)小時(shí)。用甲基橙作指示劑酸堿滴定，滴定時(shí)顏色無變化。用828型酸度計(jì)測(cè)定，將裁好的布樣在鹽酸溶液中浸泡3個(gè)小時(shí)，在磁力攪拌的作用下，用NaOH溶液滴定，最后算出涂附在布樣上殼聚糖中游離的含量。

自由氨基的百分?jǐn)?shù)即為殼聚糖試樣中的氨基含量占理論氨基含量的百分?jǐn)?shù)。

理論氨基的含量=16/161×100%=9.94%

式中 C1—鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol·L-1

C2—?dú)溲趸c的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol·L-1

V1—加入的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml

V2—滴定耗用的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml

G—樣品重，g

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 微波整理對(duì)SMS丙綸復(fù)合無紡布結(jié)構(gòu)性能的影響

2.1.1 差熱分析

在空氣環(huán)境下，對(duì)整理前后無紡布進(jìn)行差熱分析測(cè)試。實(shí)驗(yàn)得出：在350℃以內(nèi)，整理后增重最大的無紡布產(chǎn)生了兩個(gè)峰。一個(gè)為吸熱峰，另一個(gè)為放熱峰；未整理的無紡布只有最高吸熱峰，沒有產(chǎn)生放熱峰。由此看來微波整理前后無紡布的熔解溫度和熱分解溫度都發(fā)生了變化。

2.1.2 熱重分析

在空氣環(huán)境下，對(duì)整理前后的無紡布進(jìn)行熱重分析測(cè)試。實(shí)驗(yàn)得出：在空氣環(huán)境下，500℃以內(nèi)，整理前后的無紡布都產(chǎn)生了一次明顯的重量損失。整理后增重最大的丙綸無紡布在312℃時(shí)開始產(chǎn)生明顯的質(zhì)量損失。未整理的丙綸無紡布在383.30℃時(shí)開始產(chǎn)生明顯的質(zhì)量損失448.09℃完全分解。由此看來微波整理前后無紡布的熱穩(wěn)定性發(fā)生了變化。

2.2 交聯(lián)劑與有效成分的關(guān)系

2.2.1 交聯(lián)劑與殼聚糖整理量的關(guān)系

在不同濃度的交聯(lián)劑戊二醛中加入0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%的Cd2+-CTS整理液，在一定的時(shí)間內(nèi)經(jīng)微波整理，觀察無紡布的質(zhì)量變化。

實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)交聯(lián)劑在整理液中的濃度達(dá)到0.01ml/ml時(shí)，不同濃度下的整理液，無紡布的質(zhì)量都增加到最大。當(dāng)交聯(lián)劑濃度從0.005ml/ml增到0.0075ml/ml時(shí)，五種濃度的整理液整理過的無紡布的質(zhì)量都有所減少。

2.2.2 整理時(shí)間與殼聚糖整理量的關(guān)系

在0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%的Cd2+-CTS整理液中加入相同量的交聯(lián)劑戊二醛，進(jìn)行不同時(shí)間的微波整理，觀察無紡布的質(zhì)量變化。

實(shí)驗(yàn)得出，最佳整理時(shí)間為4分鐘。如果時(shí)間過長，微波爐內(nèi)溫度過高，無紡布會(huì)膠結(jié)。當(dāng)微波時(shí)間從2分鐘變?yōu)?分鐘，四種整理液整理后的無紡布的質(zhì)量均減少。

3 結(jié)論

（1）以源于自然界的殼聚糖為原料，利用Cd2+與殼聚糖C2的-NH2發(fā)生Schiff堿反應(yīng)。以Cd2+為保護(hù)劑有效地保護(hù)了殼聚糖上的自由氨基，經(jīng)戊二醛交聯(lián)。微波整理SMS丙綸復(fù)合無紡布制備出了選擇性吸附Cd2+的過濾材料。

（2）Pb2+-CTS整理液濃度越高，整理接枝量越高，交聯(lián)劑濃度為0.01ml/ml時(shí)，整理劑接枝量最高,且4分鐘為最佳整理時(shí)間。

（3）含鎘廢水是世界上危害較大的工業(yè)廢水之一，用殼聚糖處理含鎘廢水探討殼聚糖吸附Cd2+機(jī)理，既具有理論意義又具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

綜上所述，在微波條件下經(jīng)殼聚糖整理過的丙綸無紡布能夠有效地對(duì)水體中重金屬離子（Cd2+）進(jìn)行螯合吸附和離子交換，且自身易于降解，能夠作為一種環(huán)保材料。

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