本文主要研究内容
作者冯咪（2019）在《离子液体/低共熔溶剂中甲壳素制备及功能化研究》一文中研究指出：从废弃虾蟹壳提取的甲壳素,可用于医药、农业及纺织等领域,实现废弃资源回收,有利于可持续发展。然而,传统甲壳素及其功能化产品的制备工艺,需要大量酸碱溶液及有机溶剂,流程长,水耗大,污染大,已逐渐被淘汰。离子液体具有极低的蒸汽压、良好的热稳定性、可设计的结构及丰富的氢键网络等特点,为甲壳素制备及功能化提供了新选择。目前离子液体中甲壳素的制备及功能化研究尚少,且存在成本高、水耗大及离子液体难循环等问题。此外,尚无有关直接从虾蟹壳制备甲壳素功能化产物的报道。基于以上研究背景,本论文以虾壳为原料,开展基于离子液体/低共熔溶剂中的甲壳素、以及甲壳素/Zn复合物、O-酰化甲壳素等功能化甲壳素制备的基础研究,为废弃虾壳的直接转化提供了新思路,主要研究内容及创新性研究成果如下:(1)无机盐水溶液-咪唑离子液体体系中甲壳素的制备。在此体系中,无机盐水溶液通过离子交换去除碳酸钙,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)通过氢键作用去除蛋白质及引入的杂质镍,从而制得甲壳素。考察了无机盐种类、实验温度对除钙的影响,以及实验温度、料液比对除蛋白及杂质镍的影响。结果表明,虾壳粉依次与NiSO4水溶液(20 wt%)、[Bmim]Cl在130 ℃反应24 h,可得到纯度为98.8 wt%的甲壳素。由此可见,离子交换可以去除虾壳中碳酸钙,同时负载金属盐,为甲壳素/金属复合物制备提供新思路。(2)磷酸酯类离子液体-无机盐水溶液体系中甲壳素/Zn复合物的制备。首先利用磷酸酯类离子液体去除虾壳中蛋白质,随后利用Zn(OAc)2·2H2O水溶液去除碳酸钙同时负载锌,得到甲壳素/Zn复合物。考察了磷酸酯类离子液体种类、实验温度、料液比、实验时间对除蛋白的影响,以及Zn(OAc)2·2H2O水溶液浓度、实验时间、温度对除钙及负载锌的影响,初步评价了离子液体循环使用性能、甲壳素/Zn复合物对PET醇解的催化性能。实验结果表明,在130℃条件下,虾壳粉依次与1-乙基-3-甲基咪唑磷酸甲酯([Emim][DMP])、Zn(OAc)2·2H2O水溶液(20 wt%)反应24 h,得到纯度为99.1 wt%,锌含量为13.4 wt%的甲壳素/Zn复合物;所用[Emim][DMP]循环使用五次时,仍保持原有除蛋白质能力;所得甲壳素/Zn复合物,甲壳素构型为α,锌离子为ZnCO3/Zn(OH)2,其对PET醇解表现出良好的催化性能。由此可见,不同离子液对虾壳中蛋白质、甲壳素优先溶解能力不同。(3)金属低共熔溶剂水溶液中甲壳素/Zn复合物的制备。基于以上研究思路,设计合成金属低共熔溶剂尿素/Zn(OAc)2·2H2O(U-Zn),其水溶液同时具备除钙、除蛋白及负载金属功能,实现了从虾壳一步制备甲壳素/Zn复合物的目的。考察了U-Zn水溶液浓度、料液比、实验时间及温度对产物纯度及锌负载量的影响,测试了甲壳素/Zn复合物的抗菌效果,探究了U-Zn水溶液与虾壳中各组分相互作用,揭示了碳酸钙去除、锌负载及蛋白质去除的机理。实验结果表明,虾壳粉与U-Zn(30 wt%)在130 ℃反应24 h,可得纯度为97.2 wt%、锌含量为34.7 wt%的甲壳素/Zn复合物,其对革兰氏阴性菌及阳性菌具有良好的抑制作用。甲壳素/Zn复合物中甲壳素构型保持为α,其聚合度高于甲壳素标样,锌离子以碱式碳酸锌(Zn5(CO3)2(OH)6)的形式存在。机理研究证实,配位能力较高的锌离子与虾壳中钙离子交换,原位形成碳酸锌,然后水解为碱式碳酸锌,释放CO2;虾壳中蛋白质分子被包裹于水溶液中的U-Zn簇内,溶解于其中,从而去除。由此可见,U-Zn水溶液的离子交换能力及聚集作用,是甲壳素/Zn复合物形成的主要原因。(4)酸性低共熔溶剂中酰化甲壳素的制备。延续多功能低共熔溶剂设计的理念,设计合成1 1种氯化胆碱-有机酸低共熔溶剂,同时具备除钙、除蛋白、及酰化的能力,实现从虾壳一步制备酰化甲壳素的目的。考察了低共熔溶剂种类、实验温度、实验时间、料液比及水含量对酰化甲壳素纯度及酰化度的影响,评价了酸性低共熔溶剂的循环性能,测试了酰化甲壳素的抗菌及抗肿瘤效果,探究了低共熔溶剂与虾壳各组分的相互作用,明确了虾壳中碳酸钙去除、蛋白质去除及甲壳素酰化的机理。实验结果表明,虾壳粉与氯化胆碱/DL-苹果酸(1:2,ChCl 1/DL-Mal 2)在150 ℃条件下反应3 h,得到了纯度为98.6 wt%,酰化度为0.46的O-苹果酸酰化甲壳素,其对革兰氏阳性菌及神经胶质瘤C6细胞系表现出一定抑制效果。结构分析确定,所得产物确实为O-酰化甲壳素,且其相对分子质量折合计算后高于甲壳素标样。机理研究证实,在此体系中,虾壳中碳酸钙与酸性低共熔溶剂游离出的H+反应,形成水溶性有机酸盐,同时释放C02,形成绵密气泡;虾壳中一部分蛋白质在酸性条件下降解为可溶于水的氨基酸,另一部分蛋白质与低共熔溶剂形成氢键作用,溶解于其中,转变为水溶性蛋白;甲壳素结构被低共熔溶剂撑开,反应活性提高,在H+催化下与低共熔溶剂反应,从而生成酰化甲壳素。由此可见,所用低共熔溶剂的酸度、氢键形成能力是O-酰化甲壳素生成的主要原因。
Abstract
cong fei qi ha xie ke di qu de jia ke su ,ke yong yu yi yao 、nong ye ji fang zhi deng ling yu ,shi xian fei qi zi yuan hui shou ,you li yu ke chi xu fa zhan 。ran er ,chuan tong jia ke su ji ji gong neng hua chan pin de zhi bei gong yi ,xu yao da liang suan jian rong ye ji you ji rong ji ,liu cheng chang ,shui hao da ,wu ran da ,yi zhu jian bei tao tai 。li zi ye ti ju you ji di de zheng qi ya 、liang hao de re wen ding xing 、ke she ji de jie gou ji feng fu de qing jian wang lao deng te dian ,wei jia ke su zhi bei ji gong neng hua di gong le xin shua ze 。mu qian li zi ye ti zhong jia ke su de zhi bei ji gong neng hua yan jiu shang shao ,ju cun zai cheng ben gao 、shui hao da ji li zi ye ti nan xun huan deng wen ti 。ci wai ,shang mo you guan zhi jie cong ha xie ke zhi bei jia ke su gong neng hua chan wu de bao dao 。ji yu yi shang yan jiu bei jing ,ben lun wen yi ha ke wei yuan liao ,kai zhan ji yu li zi ye ti /di gong rong rong ji zhong de jia ke su 、yi ji jia ke su /Znfu ge wu 、O-xian hua jia ke su deng gong neng hua jia ke su zhi bei de ji chu yan jiu ,wei fei qi ha ke de zhi jie zhuai hua di gong le xin sai lu ,zhu yao yan jiu nei rong ji chuang xin xing yan jiu cheng guo ru xia :(1)mo ji yan shui rong ye -mi zuo li zi ye ti ti ji zhong jia ke su de zhi bei 。zai ci ti ji zhong ,mo ji yan shui rong ye tong guo li zi jiao huan qu chu tan suan gai ,li zi ye ti 1-ding ji -3-jia ji mi zuo lv yan ([Bmim]Cl)tong guo qing jian zuo yong qu chu dan bai zhi ji yin ru de za zhi nie ,cong er zhi de jia ke su 。kao cha le mo ji yan chong lei 、shi yan wen du dui chu gai de ying xiang ,yi ji shi yan wen du 、liao ye bi dui chu dan bai ji za zhi nie de ying xiang 。jie guo biao ming ,ha ke fen yi ci yu NiSO4shui rong ye (20 wt%)、[Bmim]Clzai 130 ℃fan ying 24 h,ke de dao chun du wei 98.8 wt%de jia ke su 。you ci ke jian ,li zi jiao huan ke yi qu chu ha ke zhong tan suan gai ,tong shi fu zai jin shu yan ,wei jia ke su /jin shu fu ge wu zhi bei di gong xin sai lu 。(2)lin suan zhi lei li zi ye ti -mo ji yan shui rong ye ti ji zhong jia ke su /Znfu ge wu de zhi bei 。shou xian li yong lin suan zhi lei li zi ye ti qu chu ha ke zhong dan bai zhi ,sui hou li yong Zn(OAc)2·2H2Oshui rong ye qu chu tan suan gai tong shi fu zai xin ,de dao jia ke su /Znfu ge wu 。kao cha le lin suan zhi lei li zi ye ti chong lei 、shi yan wen du 、liao ye bi 、shi yan shi jian dui chu dan bai de ying xiang ,yi ji Zn(OAc)2·2H2Oshui rong ye nong du 、shi yan shi jian 、wen du dui chu gai ji fu zai xin de ying xiang ,chu bu ping jia le li zi ye ti xun huan shi yong xing neng 、jia ke su /Znfu ge wu dui PETchun jie de cui hua xing neng 。shi yan jie guo biao ming ,zai 130℃tiao jian xia ,ha ke fen yi ci yu 1-yi ji -3-jia ji mi zuo lin suan jia zhi ([Emim][DMP])、Zn(OAc)2·2H2Oshui rong ye (20 wt%)fan ying 24 h,de dao chun du wei 99.1 wt%,xin han liang wei 13.4 wt%de jia ke su /Znfu ge wu ;suo yong [Emim][DMP]xun huan shi yong wu ci shi ,reng bao chi yuan you chu dan bai zhi neng li ;suo de jia ke su /Znfu ge wu ,jia ke su gou xing wei α,xin li zi wei ZnCO3/Zn(OH)2,ji dui PETchun jie biao xian chu liang hao de cui hua xing neng 。you ci ke jian ,bu tong li zi ye dui ha ke zhong dan bai zhi 、jia ke su you xian rong jie neng li bu tong 。(3)jin shu di gong rong rong ji shui rong ye zhong jia ke su /Znfu ge wu de zhi bei 。ji yu yi shang yan jiu sai lu ,she ji ge cheng jin shu di gong rong rong ji niao su /Zn(OAc)2·2H2O(U-Zn),ji shui rong ye tong shi ju bei chu gai 、chu dan bai ji fu zai jin shu gong neng ,shi xian le cong ha ke yi bu zhi bei jia ke su /Znfu ge wu de mu de 。kao cha le U-Znshui rong ye nong du 、liao ye bi 、shi yan shi jian ji wen du dui chan wu chun du ji xin fu zai liang de ying xiang ,ce shi le jia ke su /Znfu ge wu de kang jun xiao guo ,tan jiu le U-Znshui rong ye yu ha ke zhong ge zu fen xiang hu zuo yong ,jie shi le tan suan gai qu chu 、xin fu zai ji dan bai zhi qu chu de ji li 。shi yan jie guo biao ming ,ha ke fen yu U-Zn(30 wt%)zai 130 ℃fan ying 24 h,ke de chun du wei 97.2 wt%、xin han liang wei 34.7 wt%de jia ke su /Znfu ge wu ,ji dui ge lan shi yin xing jun ji yang xing jun ju you liang hao de yi zhi zuo yong 。jia ke su /Znfu ge wu zhong jia ke su gou xing bao chi wei α,ji ju ge du gao yu jia ke su biao yang ,xin li zi yi jian shi tan suan xin (Zn5(CO3)2(OH)6)de xing shi cun zai 。ji li yan jiu zheng shi ,pei wei neng li jiao gao de xin li zi yu ha ke zhong gai li zi jiao huan ,yuan wei xing cheng tan suan xin ,ran hou shui jie wei jian shi tan suan xin ,shi fang CO2;ha ke zhong dan bai zhi fen zi bei bao guo yu shui rong ye zhong de U-Zncu nei ,rong jie yu ji zhong ,cong er qu chu 。you ci ke jian ,U-Znshui rong ye de li zi jiao huan neng li ji ju ji zuo yong ,shi jia ke su /Znfu ge wu xing cheng de zhu yao yuan yin 。(4)suan xing di gong rong rong ji zhong xian hua jia ke su de zhi bei 。yan xu duo gong neng di gong rong rong ji she ji de li nian ,she ji ge cheng 1 1chong lv hua dan jian -you ji suan di gong rong rong ji ,tong shi ju bei chu gai 、chu dan bai 、ji xian hua de neng li ,shi xian cong ha ke yi bu zhi bei xian hua jia ke su de mu de 。kao cha le di gong rong rong ji chong lei 、shi yan wen du 、shi yan shi jian 、liao ye bi ji shui han liang dui xian hua jia ke su chun du ji xian hua du de ying xiang ,ping jia le suan xing di gong rong rong ji de xun huan xing neng ,ce shi le xian hua jia ke su de kang jun ji kang zhong liu xiao guo ,tan jiu le di gong rong rong ji yu ha ke ge zu fen de xiang hu zuo yong ,ming que le ha ke zhong tan suan gai qu chu 、dan bai zhi qu chu ji jia ke su xian hua de ji li 。shi yan jie guo biao ming ,ha ke fen yu lv hua dan jian /DL-ping guo suan (1:2,ChCl 1/DL-Mal 2)zai 150 ℃tiao jian xia fan ying 3 h,de dao le chun du wei 98.6 wt%,xian hua du wei 0.46de O-ping guo suan xian hua jia ke su ,ji dui ge lan shi yang xing jun ji shen jing jiao zhi liu C6xi bao ji biao xian chu yi ding yi zhi xiao guo 。jie gou fen xi que ding ,suo de chan wu que shi wei O-xian hua jia ke su ,ju ji xiang dui fen zi zhi liang she ge ji suan hou gao yu jia ke su biao yang 。ji li yan jiu zheng shi ,zai ci ti ji zhong ,ha ke zhong tan suan gai yu suan xing di gong rong rong ji you li chu de H+fan ying ,xing cheng shui rong xing you ji suan yan ,tong shi shi fang C02,xing cheng mian mi qi pao ;ha ke zhong yi bu fen dan bai zhi zai suan xing tiao jian xia jiang jie wei ke rong yu shui de an ji suan ,ling yi bu fen dan bai zhi yu di gong rong rong ji xing cheng qing jian zuo yong ,rong jie yu ji zhong ,zhuai bian wei shui rong xing dan bai ;jia ke su jie gou bei di gong rong rong ji cheng kai ,fan ying huo xing di gao ,zai H+cui hua xia yu di gong rong rong ji fan ying ,cong er sheng cheng xian hua jia ke su 。you ci ke jian ,suo yong di gong rong rong ji de suan du 、qing jian xing cheng neng li shi O-xian hua jia ke su sheng cheng de zhu yao yuan yin 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)的冯咪，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文，是一篇关于甲壳素论文,甲壳素论文,复合物论文,酰化甲壳素论文,离子液体论文,低共熔溶剂论文,中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：甲壳素论文; 复合物论文; 酰化甲壳素论文; 离子液体论文; 低共熔溶剂论文; 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)2019-07-18论文;