[发明专利]一种交联型半纤维素的制备方法与应用

说明书

技术领域

 本发明属于化学产品及其制备技术领域，涉及交联型半纤维素的制备方法，具体涉及一种交联型半纤维素的制备方法与应用。

背景技术

近年来，欧洲各国、日本的农业及化学科学家正在积极探索以农林生物质等可再生资源为原料生产化工新产品，用来补充和替代以石油为原料的化工产品，以农林生物质等可再生资源为基础的化工产品比重将日益增加，农林生物质等可再生资源将大规模用于工业生产。

我国也对利用可再生资源开发新能源以替代石油等不可再生资源生产各种可降解材料日益重视。开发利用农林生物质资源，逐步补充和替代石油等不可再生资源，是关系到我国社会经济可持续发展及农业工业化的重大问题。

半纤维素是树木生物合成的多糖聚合物，据估计，全球的植物每年生成的半纤维素有3.5×10¹⁰吨，其中木聚糖是半纤维素复合多糖中主要成分，具有生物相容性、可降解性等特点。因此，有效利用数量巨大的木聚糖类型的半纤维素，将其转化成为具有工业意义的化学品、新材料、功能食品添加剂等，对实现工农业可持续性健康发展具有积极的意义。

木聚糖半纤维素通过化学改性后，由于赋予木聚糖大分子链上功能性基团，使得木聚糖的物理和化学性质得到很大改善。例如为了提高木聚糖半纤维素的水溶性，通过醚化反应，可以使得木聚糖大分子链上接枝羧甲基基团、季铵基团等；为了增加木聚糖的憎水性，可以通过在木聚糖大分子链上与长链酰氯发生反应，使得木聚糖大分子链上接枝疏水性的长链。交联型半纤维素的分子链上有大量羧基基团，但不溶于水，可以作为吸附材料应用于污水处理行业。

发明内容

本发明在于针对现有技术存在的不足，提供一种交联型半纤维素的制备方法与应用，，制备的交联型半纤维素不溶于水，含有大量的羧基和酯基，可以作为吸附材料应用于污水处理领域。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种半干法制备交联型半纤维素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将半纤维素加入热水中，60~80℃搅拌至溶解得到半纤维素溶液，将催化剂和柠檬酸溶于水中，与半纤维素溶液混合得到混合溶液，于80~100℃脱水20~60min；

（2）步骤（1）得到的产物于110~120℃进行酯化交联反应2~8h；

（3）步骤（2）得到的产物经过冷却、用低级醇浸泡、过滤、低级醇清洗、烘干，得到交联型半纤维素。

步骤（1）中，所述半纤维素为从山毛榉木分离得到的木聚糖，纯度大于90%，重均分子量为52933g·mol^-1，羧基含量为180meq/100g。

步骤（1）中，所述催化剂为次亚磷酸钠。

步骤（1）中，所述催化剂与半纤维素的质量比为0.5~1.0，所述柠檬酸与半纤维素的质量比为1.0~5.0。

步骤（1）中，所述混合溶液中半纤维素的浓度为2~8%。

步骤（1）中，所述热水的温度为60~80℃，搅拌的时间为30~60min。

步骤（3）中，所述低级醇为甲醇、乙醇或丙醇，其体积分数为60~90%。

所述交联型半纤维素的酯化度为25~49%，羧基含量为554~703meq/100g。

本发明还提供所述交联型半纤维素在污水处理吸附中的应用。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

（1）本发明的方法具有工艺简单，反应条件容易控制、操作性好等特点；

（2）采用廉价、无毒、可再生、可生物降解与生物相容性的生物质半纤维素为原料，有利于环境保护；

（3）本发明制备的交联型半纤维素不溶于水，含有大量的羧基和酯基，吸附性能优异，可以作为吸附材料应用于污水处理领域。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限与此。

实施例1

（1）将1.0g木聚糖半纤维素加入25mL 60℃热水中，于60℃搅拌溶解60min，将0.5g次亚磷酸钠和1.0g柠檬酸溶于25mL水中，与半纤维素溶液混合得到混合溶液，置于预先设置好的烘箱里，于80℃脱水60min；

（2）步骤（1）得到的产物置于预先设置好的烘箱里，于110℃进行酯化交联反应8h；

（3）步骤（2）得到的产物冷却到室温，用50mL的70%乙醇浸泡4h、用50mL的70%乙醇洗涤两次，于55℃干燥24h，得到交联型的半纤维素。