双醛淀粉Schiff碱衍生物的合成与应用

论文摘要

双醛淀粉（DAS）是一种极具应用潜力和发展前途的生物基化工产品。本文以氧化还原反应机理为理论指导,在计量投料比下系统研究了高碘酸钠选择性氧化淀粉合成DAS的条件,发现通过控制氧化剂投加量即可控制产品氧化度;详细考察了反应过程中氧化度和收率的变化关系,获得高碘酸钠利用效率最高的优化工艺条件,发现以稀硫酸调节pH值为3.5,25℃下反应6h,产品双醛含量能达到99.7%,高碘酸钠最大利用效率为95.8%。采用红外光谱、电镜、热重等分析方法对产品进行了表征。昂贵的高碘酸钠是制约双醛淀粉大规模生产的瓶颈,本文在研究工艺条件来提高高碘酸钠利用效率的同时,采用氯气氧化回收高碘酸盐,开发了氢氧化铝共沉回收法,高碘酸盐回收率提高7.9%,达到98.5%。研究了高碘酸钠氧化淀粉——氯气氧化回收高碘酸盐循环工艺,确立了依次滴定法测定体系中IO4-和IO3-含量,研究了pH值和Al（OH）3用量对IO4-共沉的影响,发现只需调节体系pH值,可以实现高碘酸钠和铝盐的双回收循环。设计并合成新型的淀粉基西佛碱类双醛淀粉衍生物——双醛淀粉氨基噻唑（DASAT）,详细研究了DASAT的优化合成条件,产品收率为86.1%,取代度可达0.36。通过薄层色谱、红外、电镜、热重等分析方法对产品进行了表征分析。在此基础上,又合成了5种新型的淀粉基西佛碱类双醛淀粉衍生物,并研究了它们对各种金属离子的螯合性能。通过紫外、热重、电子顺磁共振谱证明了DASAT对Cu（Ⅱ）的螯合结构。详细研究了DASAT螯合树脂吸附水中Cu（Ⅱ）离子时的影响因素,吸附主要靠螯合效应,2h可以达到平衡,pH值在6～7之间时吸附量达到最大并保持不变。吸附热力学研究表明吸附过程是吸热的,升温有助于提高DASAT的吸附能力;DASAT吸附水中Cu（Ⅱ）离子的平衡遵循Langmuir等温吸附。设计并合成了双醛淀粉三聚氰胺衍生物（DASME）,详细研究了DASME吸附水中Ag（Ⅰ）离子时的影响因素:吸附速度很快,10min达到平衡,适宜pH范围为pH4～6。吸附平衡符合Langmuir-Freundlich混合模型;吸附过程是二级动力学吸附;吸附是放热的,升高温度对吸附不利,吸附过程能够自发进行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 淀粉及变性淀粉
• 1.1.1 淀粉
• 1.1.2 变性淀粉
• 1.2 双醛淀粉研究进展
• 1.2.1 双醛淀粉的制备
• 1.2.2 双醛淀粉的理化性质
• 1.2.3 双醛淀粉的应用
• 1.3 西佛碱螯合树脂研究进展
• 1.3.1 螯合树脂概述
• 1.3.2 西佛碱螯合树脂
• 1.4 淀粉基重金属离子吸附剂研究进展
• 1.4.1 吸附剂概述
• 1.4.2 淀粉基重金属离子吸附剂
• 1.5 本论文的设计思想
• 第二章 选择性氧化淀粉的控制合成
• 2.1 引言
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 反应机理探讨
• 2.2.2 反应用酸的选择
• 2.2.3 正交实验优化合成条件
• 2.2.4 双醛淀粉氧化度的影响因素研究
• 2.2.5 双醛淀粉氧化度的控制
• 2.2.6 提高高碘酸钠利用效率
• 2.2.7 氧化淀粉结构分析
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 主要试剂与仪器
• 2.3.2 合成及测试实验
• 2.4 结论
• 第三章 高碘酸盐的回收
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 4^-和IO₃^-的含量'>3.2.1 依次滴定法测定IO₄^-和IO₃^-的含量
• 3.2.2 碘酸盐的回收
• 3.2.3 氢氧化铝共沉分离高碘酸盐
• 3.2.4 次氯酸钠氧化回收高碘酸盐
• 3.2.5 氯气氧化回收高碘酸盐
• 3.2.6 回收的高碘酸盐循环使用对DAS的影响
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 主要试剂
• 3.3.2 合成及测试实验
• 3.4 结论
• 第四章 双醛淀粉Schifft碱衍生物的合成及性能
• 4.1 引言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 反应机理
• 4.2.2 双醛淀粉氨基噻唑西佛碱的合成与表征
• 4.2.3 双醛淀粉西佛碱类衍生物的合成
• 4.2.4 双醛淀粉西佛碱类衍生物螯合金属性能
• 4.2.5 DASAT金属螯合物
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 主要试剂和仪器
• 4.3.2 双醛淀粉西佛碱衍生物的合成
• 4.4 结论
• 第五章 双醛淀粉氨基噻唑螯合树脂对Cu（Ⅱ）吸附研究
• 5.1 引言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 吸附机理概述
• 5.2.2 DASAT螯合树脂合成
• 5.2.3 DASAT螯合树脂吸附Cu（Ⅱ）影响因素的研究
• 5.2.4 DASAT螯合树脂对Cu（Ⅱ）的吸附平衡研究
• 5.2.5 DASAT螯合树脂对Cu（Ⅱ）的吸附热力学研究
• 5.2.6 DASAT螯合树脂在吸附Cu（Ⅱ）前后的电镜表征
• 5.3 实验部分
• 5.3.1 主要试剂和仪器
• 5.3.2 制备与分析
• 5.4 结论
• 第六章 双醛淀粉三聚氰胺螯合树脂对Ag（Ⅰ）吸附研究
• 6.1 引言
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 DASME螯合树脂合成
• 6.2.2 DASME螯合树脂吸附Ag（Ⅰ）影响因素的研究
• 6.2.3 吸附动力学研究
• 6.2.4 DASME螯合树脂对Ag（Ⅰ）的吸附平衡研究
• 6.2.5 吸附热力学研究
• 6.3 实验部分
• 6.3.1 主要试剂和仪器
• 6.3.2 制备与分析
• 6.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 博士论文创新点摘要
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢