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微波辐射下壳聚糖的化学改性及其应用研究

曹佐英  
【摘要】:甲壳素是一种天然多聚糖,它是许多高等动物,例如虾、蟹等外壳的重要成分,有十分丰富的资源。甲壳素经强碱脱乙酰基后可得到壳聚糖,壳聚糖又名聚氨基葡糖。由于其分子结构中含有氨基,因而对金属离子有较好的螯合能力。但用壳聚糖作金属离子吸附剂,在酸性溶液中,分子结构中的氨基和氢离子生成-NH~+_3,变成絮状物而难以重复使用。因此,在实际中,若要用壳聚糖作为金属离子的吸附剂必须对其进行化学改性,使之变成在酸性溶液中不溶的树脂。 微波辐射加快化学反应的速度及其具有的一些特殊作用,引起了从事化学和微波方面研究的工作者的极大兴趣,经过近年来的发展,已形成了一门新兴的交叉学科——微波化学。我们首次将微波辐射技术应用于壳聚糖的化学改性,主要研究了壳聚糖化学改性后所得树脂的吸附性能,并通过考察改性后所得树脂的吸附性能从而考察微波对化学反应的影响。 首先,在微波辐射下,用自制带有盖帽的聚四氟乙烯瓶作反应器,对壳聚糖和醛发生交联反应、醛直接交联的壳聚糖树脂的制备进行了研究,考察了所得树脂对Cu~(2+)的饱和吸附量,并与水浴加热所得具有相同交联度、醛交联的壳聚糖树脂进行了对比。实验结果表明:达到相同交联度,微波辐射所需时间仅用3分钟,而水浴加热所用时间为2小时,反应速度提高了40倍;微波辐射所得的交联壳聚糖树脂比用水浴加热所得相同交联度的交联壳聚糖树脂对Cu~(2+)有较大的饱和吸附量。但这种微波辐射下,用醛直接交联壳聚糖所得的交联壳聚糖树脂对Cu~(2+)的饱和吸附量偏小。 然后,我们对家用微波炉进行了适当的改进,在改进了的微波装置上,首次研究了微波辐射在壳聚糖金属锌配合物合成中的应用,对微波加热和水浴加热所制备的一些壳聚糖锌配合物,用红外和X射线衍射进行了表征,对两种方法所制备的金属锌配合物中锌离子的含量进行了测定。实验结果表明:微波辐射所得的壳聚糖锌配合物中锌离子的含量比相同条件下用水浴加热所得的壳聚糖锌配合物中锌离子的含量要高,表明微波辐射对配合反应的


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