[发明专利]一种氨基纤维素及其应用

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子化合物技术领域，具体涉及一种氨基纤维素及其应用。

背景技术

糖类化合物是一种可再生的有机资源，是人们生活中吃、穿、用的主要来源之一，对维持生命活动有着很重要的作用。氨基糖是糖类化合物的一种含氮衍生物，是许多生物大分子和微生物的代谢产物的重要成分，具有重要的生化作用。而壳聚糖作为一种典型的氨基糖类化合物，在农业、食品工业、纺织业、日用化工等领域都有广泛的应用，尤其在环境保护领域可作为水处理剂用于工业废水重金属的处理。高浓度的重金属废水经过化学沉淀、离子交换等常规方法处理后，仍然含有微量的重金属离子，其浓度虽小，但危害却不容小视，极易通过食物链在人体或其他生物体中积聚。天然高分子壳聚糖因其分子结构上氨基氮、羟基氧能和过渡金属离子通过极强的配位作用而形成配位键，能有效吸附或捕集溶液中的重金属离子，而去除水体中的铅、汞、铬等有毒离子。但是，目前壳聚糖主要通过虾蟹壳生产，其生产工艺流程繁琐复杂，生产周期长，“三废”量大，收率低，产品质量不易控制，迄今，高昂的价格阻碍了壳聚糖的广泛使用。

纤维素作为自然界中分布最广、数量最多的多糖，其价廉物丰，结构与壳聚糖类似，且结构易修饰，因此可以向纤维素分子中引入氨基，制备类壳聚糖，以达到和壳聚糖用途相似的目的。

CN103554510A公开了一种端氨基改性纤维素的制备方法，先将经过清洗干燥至恒重的甘蔗渣原料在浓碱中浸泡至10小时以上，洗涤、抽滤、烘干后得到碱蔗渣纤维，然后将碱蔗渣纤维与强氧化剂在避光条件下发生氧化反应得到双醛蔗渣纤维素；接着以甲基丙烯酸甲酯和乙二胺为原料，在有机溶剂中避光隔氧条件下搅拌发生聚合反应得到端氨基超支化聚合物，最后将双醛蔗渣纤维素与端氨基超支化聚合物在有机溶剂中溶解后进行回流反应即可得到端氨基超支化接枝双醛纤维素。该方法生产工艺复杂，耗时长，且反应条件要求高，工艺成本高，不利于工业化生产和应用。

CN101027324A公开了利用纤维素与具有通式X-(CH₂)n-NR₁R₂的烷基化试剂(X表示离去基团，如氯、溴、碘或磺酸基R′SO₃)为原料，在碱性条件下通过缩合反应制备含氨基的纤维素衍生物的方法。该方法虽然工艺较为简单，但所使用的烷基化试剂X-(CH₂)n-NR₁R₂不易获得，价格昂贵，不利于工业化生产和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨基纤维素。

本发明的另一目的在于提供上述氨基纤维素的应用。

本发明的技术方案如下：

一种氨基纤维素，其结构式为：

其中X为-SO₃Na或-SO₃NH₄其氨基取代度DS＝0.50～1.40；

其合成方法包括：将纤维素硫酸盐与过量的氨化试剂加入高压反应釜中，在100～200℃恒温下利用自升压反应6～48h，反应结束后自然冷却至室温，然后进行固液分离，即得；上述氨化试剂为氨的水、甲醇或乙醇溶液。

其合成方法的反应式如下：

在本发明的一个优选实施方案中，所述纤维素硫酸盐和氨化试剂中的氨的摩尔比为1∶2～10。

本发明的另一技术方案如下：

上述氨基纤维素在吸附重金属离子中的应用。

在本发明的一个优选实施方案中，所述重金属离子包括铜离子、铅离子、铬离子、镉离子和镍离子中的至少一种。

本发明的有益效果：

1、本发明以纤维素硫酸盐为原料，与氨化试剂通过一步法合成氨基纤维素，原料价格低廉、来源广泛，工艺简单、成本较低，克服现有合成方法生产工艺复杂，反应条件苛刻，原料价格高昂，工艺成本高的缺点，对废水中的重金属离子吸附效果较佳，具有较高的实际应用价值。

2、本发明的氨基纤维素的结构和壳聚糖类似，与很多种金属有良好的螯合作用，其大分子链上的氨基、羟基能与多种有毒金属离子形成稳定的螯合物，从而除去废水中的重金属离子，因而可将其用于废水中重金属离子的处理。吸附效果好，效率高，吸附重金属离子种类多，并可以同时吸附多种重金属离子。吸附重金属离子的氨基纤维素的脱附工艺简单，脱附后可以循环使用，效果良好。

附图说明

图1为本发明中的纤维素硫酸钠与制得的氨基纤维素的核磁对比图。

具体实施方式