改性纖維素類吸附劑（四）

時(shí)間：2023-03-24 13:15:10來(lái)源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

改性纖維素類吸附劑（四）

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

②光引發(fā)聚合光引發(fā)接枝法是指利用紫外光輻射在含有光敏劑的纖維素上，在纖維素表面上形成表面接枝中心表面自由基，從而將單體接枝到纖維素上。接枝用的光敏劑主要有2種：a.光敏劑吸收光后能產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子，奪取纖維素分子中的氫而產(chǎn)生自由基，如二甲苯酮及其衍生物；b.能產(chǎn)生自由基并向纖維素轉(zhuǎn)移的光敏劑，這類光敏劑主要包括過(guò)氧化物、偶氮化物、亞硝基化物及安息香醚類等。如Kuwabara利用λ=300nm的紫外線輻射用過(guò)氧化氫和硫酸處理過(guò)的纖維素和丙烯酸的混合物，將丙烯酸接枝到纖維素基體上。

③輻射引發(fā)聚合輻射聚合主要是利用60Co發(fā)出的γ射線或高固化速率的電子加速器發(fā)射的電子束的高能輻射引發(fā)纖維素大量自由基，輻射聚合主要有共輻射接枝、預(yù)輻射接枝、過(guò)氧化法三種方式。纖維素經(jīng)輻射后會(huì)產(chǎn)生脫氫效應(yīng)，生成自由基，此自由基一般產(chǎn)生在C5位置，即如果此時(shí)有單體存在就可以引發(fā)接枝聚合反應(yīng)。

筆者和課題組成員以馬尾松硫酸鹽漿纖維素為原料制備黏膠纖維，利用熱溶膠轉(zhuǎn)相法，采用反相懸浮技術(shù)，制備球形纖維素珠體。對(duì)制得的纖維素珠體進(jìn)行接枝及微波催化改性，制得含咪唑基和羧基的球形纖維素螯合吸附劑SCCA。

a.黏膠纖維的制備。稱量20.0g(干基)馬尾松硫酸鹽漿纖維素，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0%的NaOH在室溫下浸泡2.0h，壓去多余堿液至100g左右，于室溫下老化3.0d。取出堿纖維素，置于500mL的三口燒瓶中，加入9.1mL CS2，攪拌一段時(shí)間，然后加入210mL 6% NaOH溶液和一定量的油酸鈉(表面活性劑)，在室溫下攪拌3.0h，即得黏膠纖維。取出，密封，在避光條件下放置1d，備用。

b.纖維素珠體的制備。在500mL三口燒瓶中加入30mL黏膠纖維和一定量的包埋劑CaCO3，配制成聚合相，攪拌一段時(shí)間，加入120mL分散相變壓器油，以一定的油水比加入蒸餾水和少量分散劑油酸鈉，用明膠調(diào)節(jié)體系的黏度。在200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌分散均勻后，緩慢加熱升溫到65℃并恒溫反應(yīng)1.5h，撤去水浴，攪拌下自然冷卻至室溫，取出，回收上層油相，將下層含纖維素珠體水洗、篩選，即得到白色球形纖維素珠體。

c.纖維素接枝丙烯腈。在三口燒瓶中加入一定量的球形纖維素珠體和100mL水，加入計(jì)算量的引發(fā)劑，常溫?cái)嚢?5min，然后加入計(jì)算量的丙烯腈，升溫至一定溫度下繼續(xù)反應(yīng)1.0h后靜置，取出，用篩網(wǎng)過(guò)濾，用水沖洗，即得到接枝后產(chǎn)物。

d.微波法促進(jìn)多功能基吸附劑的合成。將適量纖維素丙烯腈接枝產(chǎn)物SCA與二乙烯三胺及催化劑硫脲以合適的比例混合于圓底燒瓶中，攪拌均勻，蓋上帶有導(dǎo)管的瓶塞。將反應(yīng)瓶置于微波爐中，選擇適當(dāng)?shù)奈⒉ㄝ敵龉β逝c反應(yīng)時(shí)間。為減少原料纖維素球和二乙烯三胺、硫脲等在高溫時(shí)存在的分解、氧化、炭化等副反應(yīng)，采用間歇輻射(三次)制備產(chǎn)品，最后冷卻至室溫，用蒸餾水沖洗干凈，得到含有咪唑啉基和羧基的球形纖維素螯合吸附劑SCCA。

微波輸出功率對(duì)縮合反應(yīng)的影響較大，一定范圍內(nèi)提高輻射功率會(huì)提高收率，但功率不宜過(guò)高，否則易發(fā)生反應(yīng)物的氧化、分解甚至炭化，從而影響收率。在單體濃度為4.85mol/L，間歇輻射時(shí)間60s，催化劑硫脲濃度為0.39mol/L的條件下，不同功率對(duì)產(chǎn)品收率及單體轉(zhuǎn)化率的影響如圖4-27所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在微波輸出功率為600W時(shí)，產(chǎn)品得率可達(dá)91%。

圖4-27微波功率的影響

微波的輻射時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率有較大影響，在微波輻射功率為600W(中高火力)、單體濃度為4.85mol/L的條件下，考察間歇輻射的時(shí)間對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響，結(jié)果如圖4-28所示。

圖4-28 輻射時(shí)間的影響

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在間歇輻射時(shí)間小于60s的范圍內(nèi)，隨著輻射時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)品得率及單體轉(zhuǎn)化率均有一定的上升。但是，輻射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)使反應(yīng)物本身溫度過(guò)高而產(chǎn)生分解，且胺類物質(zhì)會(huì)因揮發(fā)使合成產(chǎn)率下降。此外，當(dāng)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)，反應(yīng)過(guò)于劇烈，致使反應(yīng)液從瓶塞上的導(dǎo)管噴出，甚至?xí)?dǎo)致瓶塞彈出，操作過(guò)程不易控制。因此，將輻射時(shí)間選為60s。

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