本技术涉及一种创新的阴离子交换树脂,该树脂基于叔胺型含氮多糖衍生物,具有特定的结构通式:[A(B)<sub>i</sub>]。
背景技术
离子交换树脂是目前研究最成熟、应用最广泛的离子交换吸附剂。但传统的离子交换树脂如聚苯乙烯树脂和聚丙烯酸酯树脂均为石油基合成聚合物,需要消耗大量的化石资源并且废树脂难降解又会造成二次污染。因此迫切需要开发一种可再生的环保新材料作为合成树脂的替代品。
生物质多糖作为自然界中储量丰富的可再生资源,其科学研究与技术开发对于实现可持续发展、促进绿色转型具有重要意义。在阳离子型吸附剂中,叔胺型含氮多糖衍生物表现出巨大的潜力与应用价值,主要归因于叔胺基团可使叔胺型多糖实现亲/疏水性和电性的可逆转换,从而能可控地吸附和解吸。发明专利ZL201910695375.7公布了一种叔胺型含氮多糖衍生物,利用含双叔胺基的一氯均三嗪与多糖单元上羟基的反应,在一个位点可高效引入双倍叔胺,其对负电粒子具有很好的架桥吸附能力,并且均三嗪结构的疏水性还能促进吸附。通过对胺基多糖的基团取代度(Carbohydr.Polym.2012,88,132-138.)、分子量(Langmuir 2024,40,3231-3240.)以及疏水性(Environ.Res.2021,201,111489.)的调控,胺基多糖衍生物的絮凝吸附容量得到大幅提升。此外,温敏型叔胺多糖衍生物(Chem.Eng.J.2021,413,127410.)以及含叔胺的两性多糖衍生物(RSC Adv.2018,8,1274-1280.)可以适用更多不同的使用环境。但多糖上的亲水羟基及可质子化的胺基导致叔胺多糖的耐水性差,易溶解或高度溶胀的多糖衍生物显然不利于吸附过程的多相操作,所以其不能直接作为离子交换树脂使用。
通过适当的交联使叔胺多糖衍生物形成三维网络能够制备不溶性的多糖产品(ZL202210428406.4)。而在单一交联网络中引入第二重交联网络能进一步提高材料的交联密度并降低溶胀率(Carbohydr.Polym.2020,242,116320.)。另一方面,离子交换树脂的吸附容量也受吸附表面积影响,可以通过物理致孔的方式增加其吸附表面积从而制备高吸附容量的离子交换树脂。
但目前尚没有关于使用生物质多糖衍生物通过一步交联法制备多孔且耐溶胀的离子交换树脂的相关报道,因此开发绿色环保的新型多糖基离子交换树脂对促进生物质资源的高值化利用以及加快绿色转型具有重要意义。
实现思路