聚天（门）冬氨酸材料的设计、合成与应用基础研究.pdf

一丽⑧天毕大薯博士学位论文一级学科:化学工程与技术学科专业:化学工芋作者姓名:孙波指导教师:米镇涛教授天津大学研究生院年欧阳杰教梧
中文摘要环境友好型化学品—聚天冬氨酸且恢志哂卸嚯慕峁沟目山到生物高分子物质。研究开发各种类型的牧希⒔杏τ醚芯恳殉晌J澜绺鞴共同感兴趣的课题,力图将这些材料直接应用于某些重要领域,或替换目前在一些重要领域中正在使用的有害物质。本工作重点研究开发具有脱除重金属功能的聚天冬氨酸材料,研究其结构与性能之间的“构效关系”,并尝试将它们应用于脱除中药中重金属这一领域,具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要工作和得出的重紫炔捎梅稚⑿【酆戏绞剑芯苛线性厶於彼盐那扒逡聚丁二酰亚胺的合成。详细考察了聚合过程中原料粒度、反应温度、反应时间、催化剂及其用量等因素对分子量及分布的影响。实验结果表明,对分子量及分布影响最大的因素是原料粒度和聚合温度,,可得到重均分子量木鄱《Q前以聚苯乙烯为标准肿恿糠植枷凳..为适宜催化剂,加入适量的瓤杀;跎俑狈从Γ挥挚山档途酆戏从Φ幕罨埽涌炀酆戏从Γ缩短反应时间;还可提高分子量。但催化剂过量时起封端作用,不利于分子量的提高,因此可用催化剂用量调节分子量。远运芤褐蠧淖韫感ЧD勘旰擞谜皇匝樯杓蒲芯苛司鄱《酰亚胺碱性水解制备咝聚天冬氨酸的反应过程。考察了水解温度、水解时间、碱的浓度和用量等因素对咝聚天冬氨酸分子量的影响。实验结果表明,对分子量影响最大的因素是水解温度;由实验结果可推测聚丁二酰亚胺的碱性水解动力学为读从Γ辉诖嘶∩瞎浪愠鼍鄱《Q前分絮Q前坊结构单元夥从Φ幕罨芪/。不同原料得到的聚天冬氨酸的阻垢效果相差不大,与目前正在使用的聚丙烯酸型水处理剂的阻垢性能相仿。当采用分散悬浮聚合法时,制备具有优异阻垢性能的聚天门冬氨酸的适宜聚合条件为妫..门冬氨酸,#要结论如下:
水解温度℃,水解时间约,浓度,用量为与聚丁二酰亚胺等摩尔数靠司鄱《.>厶烀哦彼钠月合增溶、晶格畸变、凝聚分散等三种方式发挥阻垢作用。擞美胱友≡竦缥环ㄑ芯苛司厶於彼岵牧系囊淮位Ы峁埂!O咝跃厶於氨酸对重金属的吸附作用,实验结果表明,线性聚天冬氨酸对有很强的吸附作用,它不仅吸附容量高淳鄱《/:尽管线性聚天冬氨酸及其盐是水溶性的,但它对的平衡吸附数据仍可用和方程较好灾鼐肿恿课木鄱《Q前以聚苯乙烯为标准T料,选用适宜的交联剂,采用微波技术合成了非水溶性聚天冬氨酸水凝胶。探讨了原料配比、反应温度或加热方式、反应时间、交联剂及其用量等对反应的影响。实验结果显示:聚天冬氨酸水凝胶也是优良的吸附剂,它对的吸附量随溶液中的浓度、等的变化而不同,但受温度的影响较小。而且达到吸附平衡所需要的时间短。初步研究表明,适宜的脱附剂是柠檬酸/柠檬酸三钠和乙酸,乙酸钠混合物。根据红外光谱数据推测聚天冬氨酸水凝胶对的吸附作用既有离子交换作用又有配位络合作用。谘芯烤厶於彼崴旱闹票腹ひ罩校剿髁艘运=橹实那褰嘀票腹ひ眨通过加入钙模板剂,提高了聚天冬氨酸水凝胶的强度和吸附容量。实验结果表明,加入模板剂后,聚天冬氨酸水凝胶对的吸附性能有所增强,而且也增强了水凝胶的强度。聚天冬氨酸水凝胶的吸附容量约为ù邪坊嗔吹木厶於彼嵊肟蔷厶墙涣9簿郏7⒘艘恢中滦汀奥躺ā高分子材料一聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物,其结构与与细胞壁的肽聚糖结构相似。它遇水体积膨胀系数小,可用于固定床操作。采用不同的制备工艺,可制得不同形式的聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物材料,例如颗粒型,膜型,巯基型。研究了合成过程中各种因素的影响。通过实验确定了制备颗粒型聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物的适宜条件为:壳聚糖:带胺基侧链的聚天冬氨酸/:,~二醛儋坊嗔吹木厶於彼,,加入适宜的致孔剂,可制得既具有离子交换/吸附功能,又具有一定孔径的双功能超滤膜。此外,将制得的聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物与巯基乙酸反应,还可制得含巯基的聚天冬氨酸与壳聚糖的共聚物,巯基含量约为甇%。巯基的存在可能会有利于脱除有机重金属离子缂谆。聚天冬氨酸与壳聚糖的共聚物对原料聚丁二酰亚胺的分子量要求不高,可利用较低分子量的聚丁二酰的拟合。%戊/,/
氨酸水凝胶可有效除去甘草、当归、绞股兰等中药水溶液中的、蟆亚胺作为原料。低逞芯苛司厶於彼岵牧贤殉亟鹗衾胱拥墓δ埽ü谋浣峁怪械墓倌团,研究了“构效”关系。通过比较几种具有不同侧链聚天冬酰胺衍生物对的作用,证实聚天冬氨酸盐是聚天冬酰胺衍生物中最理想的重金属去除剂。它单位质