N羧甲基殼聚糖的制備及其對重金屬離子吸附研究

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1、離子交換與吸附，2010，26(6)：559～564IONEXCHANGEANDADS0Rf10N文章編號：1001．5493(2010)06—0559．06N一羧甲基殼聚糖的制備及其對重金屬離子吸附研究宋慶平王崇俠高建綱安徽工程大學生物與化學工程學院，蕪湖241000摘要：采用氯乙酸和殼聚糖為原料制備了N．羧甲基殼聚糖，并研究了其對重金屬離子Pb2+、Co2+、Ni2+、Cd的吸附行為。采用了XRD、FT-IR、H．NMR對N．羧甲基殼聚糖進行了表征，對N．羧甲基殼聚糖的4種金屬離子配合物進行了FT-IR表征。結(jié)果表明，N．羧甲基殼聚糖對Pb2+、C

2、o2+、Ni2+、Cd2+的吸附能力優(yōu)于殼聚糖，分子中羧基是主要的螯合基團。關鍵詞：殼聚糖；N一羧甲基殼聚糖；吸附；重金屬離子中圖分類號：0652．6文獻標志碼：A1前言殼聚糖是一種廣泛存在于自然界中可再生、無毒副作用、生物相容性和降解性良好的天然氨基多糖。由于殼聚糖含有活潑的羥基和氨基，可以和重金屬離子發(fā)生螯合吸附而廣泛應用于廢水中重金屬離子的處理J。近年來羧甲基殼聚糖作為一種水溶性殼聚糖的衍生物，由于含有較強的螯合重金屬離子的基團一羧基而備受關注【2】。羧甲基殼聚糖根據(jù)羧基取代的位置分為0一羧甲基殼聚糖、N，O一羧甲基殼聚糖和N一羧甲基殼聚糖。國內(nèi)

3、外關于O．羧甲基殼聚糖和N，O．羧甲基殼聚糖吸附重金屬離子方面的文獻報道較多，但有關N一羧甲基殼聚糖在吸附重金屬離子方面的研究報道較少。N．羧甲基殼聚糖通常采用殼聚糖和乙醛酸生成席夫堿，然后用硼氫化鈉還原制備【6】。本文對合成N一羧甲基殼聚糖的方法進行了改進，采用廉價的原料氯乙酸，控制反應介質(zhì)在中性條件下，選擇性地在氨基上發(fā)生羧甲基化反應制備N．羧甲基殼聚糖，應用于對重金屬離子的吸附研究。2實驗部分2。l試劑與儀器殼聚糖，脫乙酰度為90％，青島金湖甲殼有限公司；NaOH，AR，上海光達化工試劑收稿日期：2009年l2月6日項目基金：安徽省教育廳自然科學

4、基金重點項目(2003kjOOSzd)作者簡介：宋慶平(1977一)，男，安徽省人，碩士生，講師．Email．a(chǎn)dsqp@ahpu．edu．cn·56o·IonExchangeandAdsorption2010年12月廠；Pb(NO3)2，AR，上海山浦化學試劑公司；Co(CH3CO2)2．4H2O，AR，中國醫(yī)藥上?；瘜W試劑公司；Ni(CH3CO2)2·4H20，AR，中國醫(yī)藥上?；瘜W試劑公司；3CdSO4．8H2O，AR，上海化學試劑采購供應站；氯乙酸，AR，國藥集團化學試劑有限公司。D8系列X射線衍射儀，中國丹東；BrukerAV．300spec

5、trometer，紅外光譜儀；BrukerEQUINOX55，核磁光譜儀。2．2N．羧甲基殼聚糖的合成氯乙酸4g加入到30mL水中，取一定量的NaOH溶解在20mL水中，0．5h內(nèi)將堿液全部加入到氯乙酸溶液中，調(diào)節(jié)混合溶液的pH等于7，然后將混合液及l(fā)g殼聚糖加入到三頸燒瓶中，磁力攪拌下恒溫加熱。反應過程中，每0．5h滴加少量10％Na2CO3中和反應生成的鹽酸，控制反應介質(zhì)的pH為7。反應2．55h后，過濾不溶反應物，用3倍體積的95％乙醇沉淀濾液，過濾出產(chǎn)物并用90％乙醇洗滌2次，最后用無水乙醇洗滌1次，產(chǎn)品干燥得到N一羧甲基殼聚糖。產(chǎn)品的取代度(

6、Ds)采用灰分法【71測定。方法如下：首先對產(chǎn)品進行精制提純，將羧甲基殼聚糖溶于蒸餾水中，加入3倍體積的95％乙醇，析出羧甲基殼聚糖，過濾，90％乙醇洗滌至濾液無C1一為止(AgNO3溶液檢驗)，再用無水乙醇洗滌1次，抽濾至干，80℃真空干燥2h，放入密封袋中備用。然后精確稱取0．2g樣品轉(zhuǎn)入鎳坩堝中，置于馬弗爐升溫到400℃保溫5min，再升溫到700~C保溫5min，冷卻至室溫，灰分移入錐形瓶中，加入50mL蒸餾水沖洗鎳坩堝并加入到錐形瓶中。用移液管加入0．1mol／L的H2SO4標準溶液10mL，加熱沸騰10min，再加2～3滴甲基紅指示劑，用0

7、．1mol／LNaOH標準溶液滴定，中和過量的硫酸至紅色變黃，以上滴定需做空白實驗。最后根據(jù)下式計算取代度：羧甲基鈉摩爾數(shù)——一161X+203Y=Wo一X／(，+=DD(脫乙酰度)式中：w為樣品重；為羧甲基鈉的質(zhì)量；x為樣品殼聚糖結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)(相對分子量161)；Y為樣品殼聚糖含乙酰氨基結(jié)構(gòu)單元的摩爾數(shù)(相對分子量203)。2-3吸附實驗稱取硝酸鉛、乙酸鈷、醋酸鎳、硫酸鎘試劑，配置O．Olmol／L4種重金屬離子溶液，并用0．01mol／L的EDTA標準溶液標定其準確濃度。分別將0．1g的殼聚糖及羧甲基殼聚糖產(chǎn)物加入到50mL的上述溶液中，室溫吸

8、附24h。通過絡合滴定的方法測定吸附后的濃度，計算殼聚糖及羧甲基殼聚糖對重金屬離子的吸附量，公