羧甲基壳聚糖制备方法

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[制备方法]羧甲基壳聚糖对水解反应不敏感，有两性聚电解质的性质。羧甲基壳聚糖的制备主要是利用一氯乙酸在碱催化条件下，通过醚化反应制备而成，具体反应式为：

此外，利用氨基与醛基反应生成Schiff碱的性质，选择分子结构中含有羧基、羟基等亲水性基团的醛，也可实现羧甲基化反应，反应式如下式所示：

取15g壳聚糖加入35mL 50% NaOH溶液、150mL异丙醇，在三口烧瓶中碱化8h之后加入18g氯乙酸，反应2h，升温至65℃，再反应2h，停止加热，用冰醋酸调节pH至中性，过滤后用70%甲醇洗涤滤饼多次，再用无水乙醇反复洗涤60℃烘干得羧甲基壳聚糖。

②实例2

壳聚糖10g粉末，异丙醇15mL，浸泡1～2h，加入30%NaOH溶液25mL，水浴加热，将6g氯乙酸溶解于20mL异丙醇中，搅拌下滴加入反应器，反应一定时间。反应完毕后，冷却，分出水层黏状物，加入50mL蒸馏水，充分搅拌，用10% HCl调节pH=7，过滤出不溶物，滤液用甲醇充分沉淀，过滤，无水乙醇洗涤沉淀，烘干得产品。

③实例3

由壳聚糖为原料合成羧甲基壳聚糖，可分为以下几个步骤：溶胀、碱化、羧甲基化、提纯。先用乙醇、异丙醇等有机溶剂浸泡数小时即可；然后用浓度为38%～60%的碱液碱化，温度控制在20～60℃之间，反应数小时之后加入适量的氯乙酸，反应温度为65℃。在反应数小时即得粗品，最后用75%或80%乙醇或甲醇溶液进行洗涤以除去反应过程中的盐类，干燥即得产品。

④实例4

以甲壳素为原料合成羧甲基壳聚糖，具体制备方法如下：甲壳素浸泡于40%～60%的NaOH溶液中，一定温度下浸泡数小时后，在搅拌过程中缓慢加入氯乙酸，于70℃反应0.5～5.0h，酸碱质量比控制在(1.2～1.6)：1；反应混合物再在0～80℃时保温5～36h，然后用盐酸或醋酸中和，将分离出来的产物用75%乙醇水溶液洗涤后于60℃干燥。

⑤实例5

微波作用下合成羧甲基壳聚糖。将20g预处理过的壳聚糖在200mL异丙醇中制成悬浮液，在搅拌下往其中加入NaOH，在20min内分六份加入，然后再将24g固体氯乙酸每间隔5min一次，分五等份加到上述悬浮液中。将制好的样品放到微波炉中去。微波辐射若干分钟，接着将17mL冷蒸馏水加到此混合物中，并用冰醋酸将pH值调到7.0，然后将反应后的混合物过滤，固体产物先用70%的甲醇水溶液洗涤，再用无水甲醇洗涤，所得的羧甲基壳聚糖在真空干燥箱中60℃真空干燥即得产品。

[应用]印染废水处理中的应用：用羧甲基壳聚糖絮凝剂来处理5种水溶性染料废水，分别是：活性艳蓝X-BR、直接耐晒翠蓝GL、酸性大红3R、阳离子桃红FG、碱性嫩黄O。当絮凝剂投加量为35～45mg/L，pH值范围控制在2.5～6.5，处理效果见表3-87，试验结果表明，羧甲基壳聚糖对5种水溶性染料废水的COD去除率很高，说明在絮凝脱色处理过程中，使废水中染色物质的含量明显降低了。从观察到絮凝沉淀物的颜色与各染料原有颜色基本相同，说明絮凝过程并未破坏染料物质的组成与结构，主要是通过电荷中和及吸附架桥等絮凝作用除去了废水中的染料，从而达到脱色的目的。

表3-87 羧甲基壳聚糖对染料废水的处理效果

羧甲基壳聚糖衍生物在水中有极好的溶解性，并具有成膜、增稠、保湿、絮凝和螯合性能。改性后的水溶性壳聚糖衍生物，由于进一步削弱了分子的致密性，因而对重金属离子的富集方面显示出优异的性能。它们可以有效地除去工业废水中的重金属离子。杨智宽等利用自制的羧甲基壳聚糖对含Cd2+水溶液进行絮凝处理实验，结果表明，羧甲基壳聚糖对水中Cd2+具有很高的去除效果，并与壳聚糖相比，受处理条件影响较小，絮体沉降速度快，含水量低。

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