[发明专利]黄原胶-氮乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及黄原胶-氮乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物及其制备方法与应用。

背景技术

苯酚(phenol)是一种重要的化工原料，在造纸、炼油、塑料、农药、医药合成等行业有着广泛的应用，因此也是水体中常见的污染物(高晓蕾等，2006)。苯酚的毒性极大，能使生物体的蛋白质发生变性和沉淀，引起组织的损伤、坏死，从而使生物中毒。由于毒性大，苯酚已被我国环保部门和美国国家环保署等机构列为优先控制的污染物(Sabio，et al.，2001)，含酚废水处理一直是环境保护界研究的热点课题之一。目前，含苯酚废水处理方法主要有萃取法、气提法、吸附法、生化处理法、化学氧化法，光催化降解法，焚烧法、浓缩法、混凝沉淀法、渗析和反渗透法等。吸附法因不引入新的污染物且能从水中富集分离有机污染物而受到广泛重视。

茶多酚(tea polyphenol，TP)是一种具有多种生理活性的物质，但在茶饮料生产中，因其被氧化成醌类或者茶多酚直接与生物碱、氨基酸、蛋白质等物质形成大分子络合物进而沉淀，影响茶饮料的品质(杨海昭，2001；易国斌等，2001)。有报道用明矾、高岭土、硅胶等吸附材料处理茶饮料改善其稳定性，但会影响茶饮料的风味(吴正奇等，1999)。高效、无残留、无污染、具有生物相容性吸附材料的开发一直受到人们的关注。

黄原胶(Xanthan gum)是一类由野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)分泌的胞外水溶性杂多糖，由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸构成五糖重复单位，其中葡萄糖以β-(1，4)-糖苷键相连，构成其主链。主链上间隔的葡萄糖基C-3位上连由β-D-甘露糖-β-D-葡萄糖醛酸-α-D-甘露糖组成的短支链。黄原胶的主、支链上含有大量的羟基、羧基、缩酮等活性基团，可以通过醚化、酯化反应及接枝乙烯基单体赋予黄原胶新的性能。

NVP(N-乙烯基吡咯烷酮)分子中含有性质活泼的不饱和乙烯基(CH₂＝CH-)、亲水性基团(N原子和羰基)和疏水性基团(烃基和环烃基)，适合作为接枝共聚及交联的单体分子。其聚合或交联产物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和交联的聚乙烯基吡咯烷酮(PVPP)可以有效的去除啤酒、茶叶及果汁中的多酚类物质，是良好的吸附材料，但是利用NVP单体生产不溶性PVP和PVPP(分子量至少要大于40000)需要大量单体物质，成本较高。

与常规的化学接枝方法相比，辐射接枝具有多种优点：(1)辐射接枝反应由射线引发，不需引发剂，避免了杂质的引入，可以得到纯净的接枝共聚物，同时还起到消毒的作用；(2)电离辐射与物质的作用无选择性，原则上，辐射接枝技术可以用于任何一对聚合物基材-单体体系的接枝共聚；(3)电离辐射，特别是穿透力强的γ射线辐射，可以在固态多糖材料中均匀的形成自由基，从而可以完成传统化学法难以进行的接枝反应。(4)辐射接枝共聚可以在室温或者低温下进行，操作简单，接枝反应速率、接枝率和接枝深度(表面或本体接枝)可以通过辐照剂量、剂量率、单体浓度和向基材溶胀的深度来调控(哈鸿飞等，2002)。

基于黄原胶和NVP各自性能的特点，以及辐射接枝的优点，本项目以黄原胶(XG)多糖为基材，选择N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为接枝单体，利用γ-射线辐射法，首次制备出对苯酚和茶多酚具有较高吸附能力的黄原胶-N-乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物(XG-g-NVP)。

发明内容

本发明的目的是提供一种黄原胶-氮乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物及其制备方法与应用。

本发明提供的制备黄原胶-氮乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物的方法，包括如下步骤：将N-乙烯基吡咯烷酮(简称NVP)和黄原胶(简称XG)于溶剂中混匀后，用放射性物质所产生的γ射线进行辐照，得到所述黄原胶-氮乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物(简称XG-g-NVP)；所述黄原胶的分子式为(C₃₅H₄₉O₂₉)_n，n为2000-20000。