[发明专利]一种新型季铵化壳聚糖交联树脂的制备

说明书

一、技术领域

本发明涉及季铵化壳聚糖交联树脂的合成，属于一种新型高分子材料的制备技术

二、技术背景

随着我国经济的迅速发展人口增长及城市化，水污染问题日益突出。目前影响中国水环境质量的主要是有机物污染以及重金属离子，这些污染物来自化工、石化、造纸、食品、制药、纺织企业排放的高浓度有机废水、含重金属离子废水和大量未经处理的城市生活污水。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，甲壳素是仅次于纤维素的第2大天然有机高分子物质，每年地球上甲壳素自然生成量高达百亿吨，其产量与纤维素相当，储量巨大。壳聚糖在医药、化妆品、食品、水处理、化工、农业等领域有广泛的应用。然而，天然状态的壳聚糖比表面积小，易溶于酸性介质而流失，影响了壳聚糖的直接应用。对壳聚糖进行改性，制成树脂产品，可以充分发挥其优良特性。

现有的壳聚糖树脂是采用高脱乙酰度的壳聚糖为原料，通常采用戊二醛为交联剂，其产品的交联网络致密，孔道小，不利于大分子物质的传质。Koji Oshita等人用乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)作为交联剂，改善了上述问题。Akhmad Sabarudin将3，4-diaminobenzoic acid连接到CCTS上面，得到的交联树脂在Ph＝3时对As(V)、Se(IV，VI)以及Se(VI)具有很好的吸附。Hakim等人合成了一种富集钼的新型壳聚糖树脂，同时也可以吸附钨、铜等元素，与这些金属离子形成配合物，这种方法可以成功的富集河水或自来水中的Mo、V、Cu等元素。

除戊二醛和EGDE外，也有其他的交联剂，刘峥用水杨醛为改性剂，乙二醇双环氧丙基醚为交联剂，Cu(II)离子为模板离子，模板法合成了交联壳聚糖缩水杨醛螯合树脂。发现交联壳聚糖水杨醛对Cu(II)有较好的吸附容量。

三、发明内容

为解决严重的水污染问题，提供一种吸附水中金属离子及降解偶氮染料RB-5的季铵化壳聚糖树脂。

本发明提供的技术方案是：一种季铵化壳聚糖树脂，其结构式为：

本发明还提供上述树脂的制备方法：用苯甲醛保护胺基，然后使用乙二醇二缩水甘油醚进行交联制备交联壳聚糖树脂；将所得交联壳聚糖树脂悬浮于水中，先后与环氧氯丙烷反应及四乙五胺反应，最后与缩水甘油基三甲基氯化铵反应生成季铵化壳聚糖交联树脂。

本发明是针对现有壳聚糖树脂及其制备方法的不足之处，提供一种季铵化壳聚糖交联树脂的制备方法。该树脂组分简单，制备出的树脂粒度均匀，耐酸碱性，对多种金属离子及偶氮染料RB-5有很好的吸附及降解效果，可再生利用，充分利用资源。可作为分离材料用于食品、药品加工、水处理和高分子试剂的制备领域，可以装柱使用。该树脂对人体无害，又有抗菌作用。

四、具体实施方案

(1)15.0021g壳聚糖(物质(1))溶于410g14％的醋酸溶液中，搅拌，加入苯甲醛60g，甲醇110ml，在室温下搅拌24小时。加入5％的NaOH直至不再生成絮状沉淀为止，水洗至中性，用100ml乙醇洗2次，抽滤，烘干，得到物质(2)。

(2)取10.3337g物质(2)加入四口烧瓶中，加入110ml1，4-二氧六环，搅拌，加入9.9987g乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)，加入14ml1mol/l的NaOH，回流3h。用100ml水洗2次，100ml乙醇洗2次，抽滤，烘干，得物质(3)。

(3)取6.9848g物质(3)加入四口烧瓶中，加入138ml0.5mol/l的盐酸，室温搅拌12h，用100ml水洗2次，100ml乙醇洗2次，抽滤，烘干，得物质(4)。

(4)取5.0116g物质(4)加入四口烧瓶中，加入60ml水/乙醇溶液(1∶1)，加入10.3277g环氧氯丙烷，回流3h，用100ml水洗2次，100ml乙醇洗2次，抽滤，烘干，得物质(5)。

(5)取4.0201g物质(5)加入四口烧瓶中，加入80ml水/乙醇溶液(1∶1)，加入4.2ml的四乙五胺，60℃下反应12h，用100ml水洗2次，100ml乙醇洗2次，抽滤，烘干，得物质(6)。

(6)取4.0484g物质(6)加入四口烧瓶中，加入50ml水，1.1712g缩水甘油基三甲基氯化铵，60℃下反应24h用100ml水洗2次，100ml乙醇洗2次，抽滤，烘干，得物质(7)。