一种水溶性壳聚糖材料的制备及应用方法技术

本发明专利技术公开了一种可溶性高分子材料壳聚糖的制备和应用方法。该方法选用碳酸钾溶液、碳酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸氢钾溶液、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液中的任一种加入到壳聚糖醋酸溶液中，通过乙醇沉淀，可以得到水溶性壳聚糖材料，该材料可以通过调至中性或透析或乙醇溶液洗涤得到壳聚糖絮凝物，用于吸附重金属或染料。

Preparation and application of a water-soluble chitosan material

The invention discloses a preparation and application method of soluble macromolecule material chitosan. In this method, potassium carbonate solution, sodium carbonate solution, potassium sulfate solution, sodium sulfate solution, sodium bicarbonate solution, potassium bicarbonate solution, ammonium carbonate solution and ammonium bicarbonate solution are added to chitosan acetic acid solution. Water-soluble chitosan material can be obtained by precipitation with ethanol. The material can be adjusted to neutral or dialyzed or washed with ethanol solution to obtain chitosan. Polysaccharide flocculant used to adsorb heavy metals or dyes.

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性壳聚糖材料的制备及应用方法
本专利技术涉及生物化学
，尤其涉及一种可溶性高分子材料壳聚糖的制备和应用方法。
技术介绍
壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。这种天然高分子具有生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能，受到各行业的广泛关注。由于生物可降解性、生物相容性，天然高分子聚合物如多糖、多肽、磷脂是该类药物辅料，尤其作为静脉注射给药的辅料首选。壳聚糖在自然界资源丰富程度仅低于纤维素，可以通过甲壳素脱乙酰达到60％以下制备得到，无毒，可生物降解，生物相容性好，具有众多作为药用辅料的优势。美中不足的是，壳聚糖的水溶性差，微溶于二甲亚砜和对甲苯磺酸，只有在pH＜6.5的酸性条件下才能溶于水。在酸性条件下，壳聚糖链上的氨基质子化，正电荷增多使多糖链互相排斥，达到溶解效果。通过往壳聚糖主链引入小分子，或者交联聚合物链，可以改善壳聚糖的溶解性；碱/尿素溶剂体系，如氢氧化钠/氢氧化钠钾/尿素，配合冻融法处理壳聚糖，得到溶解度较理想的壳聚糖溶液。以上方法均操作较为复杂，且由于改变了壳聚糖结构，可能导致其性质发生改变。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种水溶性壳聚糖材料的制备方法，以及这种材料的优良性质和应用方法。水溶性壳聚糖材料的制备方法，包括如下步骤：1)、将市售的壳聚糖粉末(脱乙酰度80～90％、分子量5～200万)按质量体积比1～4g:100mL溶解于醋酸溶液中，醋酸溶液由冰醋酸和水按体积比1～4:100配制。2)、按质量体积比5～10g:100mL配制碳酸钾溶液、碳酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸氢钾溶液、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液。3)、将步骤2中配制好的溶液任选其中1种，量取50～100mL，倒入步骤1配制好的壳聚糖醋酸溶液100mL中，不断搅拌。4)、搅拌至混合液不再产生气泡，加入混合液体积3～5倍的无水乙醇溶液，过滤，取沉淀，冻干即得可溶性粉末壳聚糖材料。上述制备的可溶性壳聚糖材料可溶于水，溶解度＞5g/100mL，且得到的溶液pH为8～11，壳聚糖不会发生水解。上述制备的可溶性壳聚糖材料的应用方法，包括如下方面：1)、将上述制备的可溶性粉末壳聚糖材料按质量体积比1～5g/100mL溶于纯水，加入适量盐酸或硫酸溶液，使反应体系pH为6.5～7.5，可以得到壳聚糖絮凝物，该絮凝物可用于吸附重金属或染料；2)、将上述制备的可溶性粉末壳聚糖材料用体积比50～60％的乙醇溶液溶解并反复洗涤，可以得到壳聚糖絮凝物，该絮凝物可用于吸附重金属或染料；3)、将上述制备的可溶性粉末壳聚糖材料按质量体积比1～5g/100mL溶于纯水，并放入截留分子量为200的透析袋进行透析，可以得到壳聚糖絮凝物，该絮凝物可用于吸附重金属或染料。附图说明附图1水溶性粉末壳聚糖材料的电镜图(放大倍数160倍)附图2水溶性粉末壳聚糖材料的电镜图(放大倍数10000倍)附图3市售的壳聚糖粉末电镜图(放大倍数160倍)具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1、水溶性壳聚糖材料的制备1)、将市售的壳聚糖粉末(脱乙酰度80％、分子量5万)按质量体积比1g:100mL溶解于醋酸溶液中，醋酸溶液由冰醋酸和水按体积比1:100配制。2)、按质量体积比5g:100mL配制碳酸铵溶液。3)、将步骤2中配制好的碳酸铵溶液，量取50mL，倒入步骤1配制好的壳聚糖醋酸溶液100mL中，不断搅拌。4)、搅拌至混合液不再产生气泡，加入混合液体积3倍的无水乙醇溶液，过滤，取沉淀，冻干即得可溶性粉末壳聚糖材料。扫描电镜拍摄可溶性粉末壳聚糖材料的形态，见附图1、2，形成了棒状结晶，和市售的壳聚糖粉末(附图3)有明显差别。实施例2、水溶性壳聚糖材料的性质1)、将市售的壳聚糖粉末(脱乙酰度90％、分子量100万)按质量体积比1:100mL溶解于醋酸溶液中，醋酸溶液由冰醋酸和水按体积比2:100配制。2)、按质量体积比10g:100mL配制碳酸钠溶液。3)、将步骤2中配制好的碳酸钠溶液，量取50mL，倒入步骤1配制好的壳聚糖醋酸溶液100mL中，不断搅拌。4)、搅拌至混合液不再产生气泡，加入混合液体积5倍的无水乙醇溶液，过滤，取沉淀，冻干即得可溶性粉末壳聚糖材料。将该可溶性粉末壳聚糖材料溶于纯水，发现5g粉末能够完全溶解于100mL纯水中，得到粘稠液体；用pH计检测该粘稠溶液的pH值为11。用稀盐酸溶液调节pH至7，得到透明壳聚糖絮凝物，抽滤取出，用于吸附重金属。将0.1g絮凝物分别置于6个不同的150mL三角瓶中。分别配制质量浓度为300mg/L的Pb2+、Zn2+、Cr3+、Ni2+、Co2+和Cu2+水溶液，并分别取100mL加入到含有絮凝物的三角瓶中，在恒温培养箱中室温处理8h。处理结束，将离子溶液稀释一定倍数后，用原子吸收分光光度计检测溶液中各离子的残余浓度。按公式(1)计算絮凝物对重金属离子的吸附率，按公式(2)计算凝胶球对重金属离子的吸附量：A＝(C-C’)/C×100％(1)式中：A—吸附率，％；C—原重金属离子浓度，mg/L；C’—吸附完成后残余重金属离子浓度，mg/L。M＝(C-C’)×V/m(2)式中：M—吸附量，mg/g；C—原重金属离子浓度，mg/L；C’—吸附完成后残余重金属离子浓度，mg/L；V—重金属离子溶液体积，L；m—絮凝物质量，g。结果如下表所示：实施例31)、将市售的壳聚糖粉末(脱乙酰度90％、分子量150万)按质量体积比4g:100mL溶解于醋酸溶液中，醋酸溶液由冰醋酸和水按体积比4:100配制。2)、按质量体积比10g:100mL配制碳酸氢钾溶液。3)、将步骤2中配制好的碳酸氢钾溶液任，量取100mL，倒入步骤1配制好的壳聚糖醋酸溶液100mL中，不断搅拌。4)、搅拌至混合液不再产生气泡，加入混合液体积4倍的无水乙醇溶液，过滤，取沉淀，冻干即得可溶性粉末壳聚糖材料。将上述制备的可溶性粉末壳聚糖材料用体积比50％的乙醇溶液溶解并反复洗涤，可以得到壳聚糖絮凝物，该絮凝物可用于吸附重金属或染料；按实施例2的方法，用于吸附含Cu2+、Co2+和Zn2+的混合溶液。用絮凝物处理8h后，测定各离子的残余浓度，得到在混合体系下凝胶球对各金属原子的吸附率(见下表)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水溶性壳聚糖材料的制备方法，其特征为，包括如下步骤：1)、将市售的脱乙酰度80～90％、分子量5～200万的壳聚糖粉末，按质量体积比1～4g:100mL溶解于醋酸溶液中，醋酸溶液由冰醋酸和水按体积比1～4:100配制；2)、按质量体积比5～10g:100mL配制碳酸钾溶液、碳酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸氢钾溶液、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液；3)、将步骤2中配制好的溶液任选其中1种，量取50～100mL，倒入步骤1配制好的壳聚糖醋酸溶液100mL中，不断搅拌；4)、搅拌至混合液不再产生气泡，加入混合液体积3～5倍的无水乙醇溶液，过滤，取沉淀，冻干即得可溶性粉末壳聚糖材料。

【技术特征摘要】
1.一种水溶性壳聚糖材料的制备方法，其特征为，包括如下步骤：1)、将市售的脱乙酰度80～90％、分子量5～200万的壳聚糖粉末，按质量体积比1～4g:100mL溶解于醋酸溶液中，醋酸溶液由冰醋酸和水按体积比1～4:100配制；2)、按质量体积比5～10g:100mL配制碳酸钾溶液、碳酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸氢钾溶液、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液；3)、将步骤2中配制好的溶液任选其中1种，量取50～100mL，倒入步骤1配制好的壳聚糖醋酸溶液100mL中，不断搅拌；4)、搅拌至混合液不再产生气泡，加入混合液体积3～5倍的无水乙醇溶液，过滤，取沉淀，冻干即得可溶性粉末壳聚糖材料。2.用权利要求1所述的方法制备的可溶性壳聚糖材料，其特征为，该材料可溶于水，溶解度＞5g/100mL，且得到的溶液pH为8～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱建瑛，史劲松，许正宏，龚劲松，李恒，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32