CN115215829B - 一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法 - Google Patents

一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115215829B
CN115215829B CN202210971873.1A CN202210971873A CN115215829B CN 115215829 B CN115215829 B CN 115215829B CN 202210971873 A CN202210971873 A CN 202210971873A CN 115215829 B CN115215829 B CN 115215829B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tannin
solution
reaction
green plant
detersive surfactant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210971873.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115215829A (zh
Inventor
周建
魏燕霞
陈嘉朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN202210971873.1A priority Critical patent/CN115215829B/zh
Publication of CN115215829A publication Critical patent/CN115215829A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115215829B publication Critical patent/CN115215829B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/04Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring
    • C07D311/58Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4
    • C07D311/60Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4 with aryl radicals attached in position 2
    • C07D311/62Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4 with aryl radicals attached in position 2 with oxygen atoms directly attached in position 3, e.g. anthocyanidins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/547Tensides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/40Phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D1/00Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
    • C11D1/66Non-ionic compounds
    • C11D1/667Neutral esters, e.g. sorbitan esters
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/10Processing by flocculation
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/20Disposal of liquid waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/20Heavy metals or heavy metal compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)

Abstract

本发明公开了一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,包括:制备单宁溶液,通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁,然后再通过酰化反应,接枝疏水长链,得到单宁基表面活性剂溶液;用6M HCl调节溶液的pH至1‑2,静置分层离心后去除上清液,用溶剂清洗,除去水溶物,再通过有机溶剂萃取,除去合成产物中的副产物油酸。再将萃取后的固形物进行冷冻干燥,即得到绿色植物单宁型核素去污表面活性剂。本发明所得单宁型表面活性剂具有高安全性、易生物降解、环境友好等特点,可用于放射性工作场所及仪器、衣物等表面的放射性物质和重金属离子等。

Description

一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法
技术领域
本发明属于化合物制备技术领域,更具体地说,本发明涉及一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法。
背景技术
单宁(tannins),又称植物多酚,是一类无定型的具有多酚羟基结构的植物次生代谢物,主要分布于植物的叶、皮、木、果肉内,是森林资源综合利用的对象之一。由于其能和动物皮中的蛋白质相结合,使得生皮转变为柔韧且紧实的皮革,因此也被称为鞣质。作为植物体的次生代谢产物,单宁的自然资源丰富,是仅次于木质素、纤维素等的生物质资源。我国每年生产数百万吨树皮,但作为鞣质原料的树皮却只有几吨;剩下的树皮被丢弃或作为低价值的燃料燃烧。由于单宁天然丰富、生态友好,而且含有丰富的羟基基团,因此在各个领域都具有广泛的应用,如制革、废水处理(作为絮凝剂或吸附剂)、医药、化妆品、粘合剂和食品等领域。
单宁的络合性是其作为酚类化合物所具有的独特化学性质之一。单宁分子中的多个邻位酚羟基可以作为一种多齿配位体,以氧负离子形式与金属离子发生络合反应,形成稳定的五元环状螯合物。单宁能与大部分金属离子和过度金属离子络合,在碱性条件下,还能将某些高价态的金属离子还原至低价态金属离子。由于单宁配位基团多、络合能力强,常被应用于重金属离子的吸附去除。
单宁水溶性强,脂溶性差,其分子中含有的活性羟基,使单宁能发生醚化反应,将单宁分子中的少量酚羟基或所有酚羟基转化为醚,使单宁的极性减弱,降低其水溶性,达到改善其脂溶性的目的;能发生酰化反应,与酰氯试剂或酸酐作用将单宁转化为酚酯类化合物。在单宁分子结构中引入疏水基团,调节其亲水亲油基团数量,既能增加单宁的脂溶性,又能改善单宁的表面活性和保留其生物活性。
传统的单宁脂溶性改性是通过在羟基上接枝疏水基团,以增加其表面活性,但是改性后的单宁基表面活性剂的金属络合性会有所降低,因此需要一种既能增加单宁疏水性又能保护分子中的羟基的新型方法。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、制备单宁溶液,通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁溶液;
步骤二、胺基化的单宁溶液通过酰化反应,接枝疏水长链,得到单宁基表面活性剂溶液;
步骤三、用浓度为6M的HCl调节单宁基表面活性剂溶液的pH至1-2,静置分层离心后去除上清液,用溶剂清洗,除去水溶物,再通过有机溶剂萃取,除去合成产物中的副产物油酸;再将萃取后的固形物进行冷冻干燥,即得到绿色植物单宁型核素去污表面活性剂。
优选的是,其中,所述步骤一中使用的单宁是杨梅单宁。
优选的是,其中,所述步骤一中制备单宁溶液的步骤如下:取杨梅单宁溶于去离子水中,杨梅单宁与去离子水的质量体积比为1g:50mL。
优选的是,其中,所述步骤一中通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁溶液,其具体步骤如下:将单宁溶液的pH调节至11,然后滴加甲醛和二乙烯三胺,杨梅单宁、二乙烯三胺和甲醛的质量体积比为1g:2g:4mL,在80℃水浴下搅拌反应,搅拌4h后,得到接枝胺基的单宁溶液。
优选的是,其中,所述步骤一中通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁溶液,其具体步骤如下:将单宁溶液的pH调节至6.5,然后滴加甲醛和二甲胺,杨梅单宁、二甲胺和甲醛的质量体积比为1g:2g:4mL,在40℃水浴下搅拌反应,搅拌6h后,得到接枝胺基的单宁溶液。
优选的是,其中,所述步骤二中胺基化的单宁溶液通过酰化反应,接枝疏水长链,其具体工艺步骤如下:在温度30℃条件下,搅拌加入丙酮、NaOH和油酰氯,丙酮、NaOH和油酰氯的体积摩尔比为1mL:6mmol:2mmol,丙酮在反应中冷却回流,反应2h后升温至60℃,回收反应物中的丙酮,继续反应2h,即得到单宁基表面活性剂溶液。
优选的是,其中,所述步骤三中静置分层离心后去除上清液,是静置分层后用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,去除上清液部分。
优选的是,其中,步骤三中所述用溶剂清洗,是用pH调至1-2的去离子水清洗,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,去除上清液部分。
优选的是,其中,步骤三中所述通过有机溶剂萃取,是取100ml石油醚分三次萃取,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,除去合成产物中的副产物油酸。
优选的是,其中,所述步骤一替换为:将单宁溶液的pH调节至6.5,然后滴加甲醛和二甲胺,杨梅单宁、二甲胺和甲醛的质量体积比为1g:2g:4mL,使用电加热碗加热至40℃,搅拌反应,搅拌6h后,超声反应20~35min,超声频率为40kHz,得到接枝胺基的单宁溶液,然后加入环氧氯丙烷,继续反应4h后超声反应20min,超声频率为35kHz,终止反应,减压蒸馏去除溶剂,得到季铵盐改性的单宁溶液;其中,杨梅单宁与环氧氯丙烷的质量比为1:2。
本发明至少包括以下有益效果:针对传统的单宁脂溶性改性方法存在的问题,即通过与分子中的活性羟基反应接枝疏水基团,使单宁对金属的络合性降低的问题,提供一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法。采用本发明提供的制备方法,能够有效解决前述现有方法所存在的改性单宁对金属离子络合性降低的问题。本申请中,由于单宁的化学结构中存在着活泼的α-H,因此可以与碱性氨(胺)和醛(常用甲醛)发生曼尼希反应,从而在单宁结构中的芳环体系上引入碱性的胺基,再通过酰化反应,在一定条件下在新引入的胺基上接枝疏水基团,从而保护了分子中的羟基,既能增加单宁的脂溶性,又能保留其生物活性,提高了单宁的疏水性,获得新型的单宁基表面活性剂。所得单宁型表面活性剂具有高安全性、易生物降解、环境友好等特点,可用于放射性工作场所及仪器、衣物等表面的放射性物质和重金属离子等。
植物单宁的自然资源丰富,是一种绿色环保的生物质材料,具有广阔的应用前景。本申请利用单宁这一可再生的天然化合物,所制备得到的绿色单宁基表面活性剂表现出良好的表面性能,而且具有高安全性、环境友好等特点。通过表面活性改性,拓宽植物单宁作为生物质材料的应用范围。在环保理念逐渐提高和完善的当今工业生产中,充分地利用植物单宁作为生物大分子的高反应活性及生物可降解等特点,探索基于其结构的新型改性方法,开发出更加有价值的产品,将有利于工业生产的可持续发展。
本发明还对配置的单宁溶液在盐酸作为催化剂的条件下,使用二甲胺、甲醛对单宁进行胺基化,并用环氧氯丙烷对胺基化的单宁溶液进行季铵盐改性,然后以季铵盐改性的单宁溶液为原料制备绿色植物单宁型核素去污表面活性剂,制备过程中采用电加热碗进行加热,并进行了两次超声处理,使得反应更为彻底,加快了反应时间,并且不需要高温高压作为反应条件,反应条件简单、成本低廉;此方案进一步增强了绿色植物单宁型核素去污表面活性剂絮凝沉降能力,提高了表面活性剂对放射性污水中重金属元素的去除效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为实施例1中绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备合成路线示意图;
图2为实施例1中制备的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的傅里叶红外光谱;
图3为单宁与实施例1制备的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的发泡性和发泡稳定性对比示意图;
图4为单宁与实施例1制备的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的乳化性对比示意图;
图5为实施例1中不同pH下绿色植物单宁型核素去污表面活性剂对U(VI)的去除率示意图;
图6为实施例1中制备的绿色单宁基表面活性剂样品;
图7为U(VI)溶液pH=10时,实施例1制得的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂和实施例6、实施例7制得的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂对U(VI)去除率的对比示意图;
图8为U(VI)溶液pH=11时,实施例1制得的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂和实施例6、实施例7制得的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂对U(VI)去除率的对比示意图。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1:
本实施例的一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,具体步骤包括:
步骤一、制备单宁溶液(2g杨梅单宁加入到100mL去离子水中),将单宁溶液的pH调节至11,置于250ml三口瓶中,在80℃水浴下搅拌反应,然后滴加8ml甲醛和4g二乙烯三胺,搅拌4h后通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁溶液;
步骤二、胺基化的单宁溶液在温度30℃条件下,搅拌加入10ml丙酮、60mmol NaOH和20mmol油酰氯,丙酮在反应中冷却回流,反应2h后升温至60℃,回收反应物中的丙酮,继续反应2h,即得到单宁基表面活性剂溶液;
步骤三、用6M HCl调节溶液的pH至2,静置分层后用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10分钟,去除上清液部分;用pH调至2的去离子水清洗,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,去除上清液,除去水溶物,再取100ml石油醚分三次萃取,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,除去合成产物中的副产物油酸。再将萃取后的固形物进行冷冻干燥,即得到纯化的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂,记为BTBS。
对实施例1中的单宁型核素去污表面活性剂的制备合成路线进行绘制,如图1所示。
以杨梅单宁(BT)为对照,对实施例1中制备的杨梅单宁型核素去污表面活性剂(BTBS)按照质量比为1:10称取样品及溴化钾在红外灯下研磨混合物,使用压片机将混合物进行压片,将制备得到薄片在4000-400cm-1进行傅里叶变换红外光谱(FT-IR,PerkinElmer,美国)分析,得到BTBS的红外光谱数据(如图2所示)。
可以看出,制备的BTBS在1655cm-1处有明显的吸收,这可能是由新生成的酰胺基团所引起的,证明油酸基是通过酰氯与氨基反应被接枝到单宁上。BTBS的亚甲基伸缩振动峰(2922cm-1,2851cm-1)较杨梅单宁明显增强,这是因为油酸的烷基链被接枝到单宁上的缘故。由此可见,可通过曼尼希反应将疏水长链成功接枝到单宁基上。
取0.1g BT与BTBS加入100mL去离子水制备溶液,调至BTBS溶液至不同pH。取20L(V0)加入到50mL具塞量筒中,剧烈震荡10次后水平放置,马上记录泡沫体积(V1),根据V1与V0的比值计算发泡力,室温下放置30min后再次记录泡沫体积(Vt),根据Vt与V0的比值计算泡沫稳定性。每组实验测试三次,计算其平均值和标准偏差,结果如图3所示,图中BT表示杨梅单宁对照组,BTBS-pH4、BTBS-pH6、BTBS-pH8、BTBS-pH10和BTBS-pH12依次表示本实施例制备的单宁型核素去污表面活性剂(BTBS)在pH=4,6,8,10,12的条件下的发泡性。
一般来讲,表面活性剂的发泡性与其降低水的表面张力的能力密切相关,表面活性剂降低水分表面张力的能力越强,其发泡性越大,反之则越弱。消泡是因为气-液之间具有较大的交界,具有较强的热力学不稳定性,导致了液膜层的渗流变细和气泡中的气体的扩散而使泡状物发生消泡。BTBS具有两亲性,分子结构中含有亲水性的羟基与疏水性的烷基链,可以看出,与BT相比,BTBS的起泡性明显增强。这说明通过此合成方法增强BT的疏水性是可行的。此外,BTBS的起泡性随pH的增大而增强,在pH12时具有最好的起泡性。BTBS样品所产生泡沫的稳定性与其发泡性能成正相关。
取0.1g BT与BTBS加入100mL去离子水制备溶液,调至BTBS溶液至不同pH。分别将20mL 1g/L待测液和20mL油酸加入到50mL具塞量筒中,混合均匀后于40℃水浴中静置,每隔15min倾倒量筒10次,共进行5个来回,然后将其放于40℃水浴中再等待24h。记录量筒中油脂乳化相体积(VE)和混合相的总体积(V),根据VE与V的比值计算乳化指数,结果如图4所示。
当两种液体不相溶时,油水两相在机械力作用下互相靠近并融合成有较大界面积的小球状,称为乳状液。BTBS是一种水溶性表面活性剂,在界面分散过程中,极性头朝向水相,烷基疏水链朝向油相,有利于形成“O/W”型乳状液。与BT相比,BTBS乳化性明显增强,并且,随pH的升高有明显上升趋势,在pH 12时达到最大值。
制备不同浓度的BTBS溶液,在25℃条件下用OCAH200接触角仪测定不同浓度下材料的表面张力,得到BTBS的临界胶束浓度下表面张力及临界胶束浓度,结果如表1所示。
表1
材料 表面张力(mN/m) 临界胶束浓度(g/L)
BTBS 30.286 2.01
称取一定质量的硝酸铀酰,制备浓度为20mg/L的U(VI)溶液,用0.1MNaOH和0.1MHNO3调节pH至6-12。再称取20mg的BTBS,加入装有100mL U(VI)溶液的锥形瓶中混合均匀。再转入泡沫分离装置,该发泡式装置是由直径30mm、高度300mm的层析柱构成,其底部配备一个直径30.0pum的多孔烧结玻璃,利用气泵产生泡沫。在此过程中表面活性剂快速起泡,并与溶液中的U(VI)进行络合,通过离子浮选,最后收集泡沫,完成U(VI)的去除实验,在不同pH值下进行以上实验,结果如图5所示。
实施例2:
一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,具体步骤包括:
步骤一、制备单宁溶液(2g杨梅单宁加入到100mL去离子水中),将单宁溶液的pH调节至11,置于250ml三口瓶中,在80℃水浴下搅拌反应,然后滴加8ml甲醛和4g二乙烯三胺,搅拌4h后通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁溶液;
步骤二、接枝胺基的单宁溶液在温度30℃条件下,搅拌加入10ml丙酮、60mmolNaOH和5mmol油酰氯,丙酮在反应中冷却回流,反应2h后升温至60℃,回收反应物中的丙酮,继续反应2h,即得到单宁基表面活性剂溶液;
步骤三、用6M HCl调节溶液的pH至2,静置分层后用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,去除上清液;用pH调至2的去离子水清洗,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,去除上清液部分,除去水溶物,再取100ml石油醚分三次萃取,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,除去合成产物中的副产物油酸。再将萃取后的固形物冷冻干燥,即得到提纯的单宁型核素去污表面活性剂,记为BTBS-5。
实施例3:
本实施例中,步骤二的油酰氯添加量改为10mmol,其余操作与实施例2相同,记为BTBS-10。
实施例4:
本实施例中,步骤二的油酰氯添加量改为30mmol,其余操作与实施例2相同,记为BTBS-30。
实施例5:
本实施例中,步骤二的油酰氯添加量改为40mmol,其余操作与实施例2相同,记为BTBS-40。
实施例6:
本实施例的一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,具体步骤包括:
步骤一、制备单宁溶液(2g杨梅单宁加入到100mL去离子水中),将单宁溶液的pH调节至6.5,向单宁溶液中依次加入8mL甲醛和4g二甲胺,在40℃水浴下搅拌反应,反应时间为6h,离心分离去除胶状物和沉淀后,得到接枝胺基的单宁溶液;
步骤二、接枝胺基的单宁溶液在温度30℃条件下,搅拌加入10ml丙酮、60mmolNaOH和20mmol油酰氯,丙酮在反应中冷却回流,反应2h后升温至60℃,回收反应物中的丙酮,继续反应2h,即得到单宁基表面活性剂溶液;
步骤三、用6M HCl调节溶液的pH至2,静置分层后用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10分钟,去除上清液部分;用pH调至2的去离子水清洗,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,去除上清液,除去水溶物,再取100ml石油醚分三次萃取,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,除去合成产物中的副产物油酸。再将萃取后的固形物进行冷冻干燥,即得到纯化的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂,记为BTBS-Y。
实施例7:
本实施例的一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,具体步骤包括:
步骤一、制备单宁溶液(2g杨梅单宁加入到100mL去离子水中),使用盐酸将单宁溶液的pH调节至6.5,然后滴加8mL甲醛和4g二甲胺,使用电加热碗加热至40℃,搅拌反应,搅拌6h后,超声反应25min,超声频率为40kHz,得到接枝胺基的单宁溶液,然后加入4g环氧氯丙烷,继续反应4h后超声反应20min,超声频率为35kHz,终止反应,减压蒸馏去除溶剂,得到季铵盐改性的单宁溶液;
步骤二、将季铵盐改性的单宁溶液在温度30℃条件下,搅拌加入10ml丙酮、60mmolNaOH和20mmol油酰氯,丙酮在反应中冷却回流,反应2h后升温至60℃,回收反应物中的丙酮,继续反应2h,即得到单宁基表面活性剂溶液;
步骤三、用6M HCl调节溶液的pH至2,静置分层后用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10分钟,去除上清液部分;用pH调至2的去离子水清洗,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,去除上清液,除去水溶物,再取100ml石油醚分三次萃取,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10min,重复三次,除去合成产物中的副产物油酸。再将萃取后的固形物进行冷冻干燥,即得到纯化的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂,记为BTBS-X。
称取一定质量的硝酸铀酰,制备浓度为20mg/L的U(VI)溶液,用0.1MNaOH和0.1MHNO3调节pH至6-12。再分别称取20mg的BTBS-Y和20mg的BTBS-X,加入装有100mL U(VI)溶液的锥形瓶中混合均匀。再转入泡沫分离装置,该发泡式装置是由直径30mm、高度300mm的层析柱构成,其底部配备一个直径30.0pum的多孔烧结玻璃,利用气泵产生泡沫。在此过程中表面活性剂快速起泡,并与溶液中的U(VI)进行络合,通过离子浮选,最后收集泡沫,完成U(VI)的去除实验,在U(VI)溶液pH=10和pH=11条件下进行以上实验,结果如图7和图8所示。通过图7和图8可知,在U(VI)溶液pH=11和10时,实施例6、实施例7制备得到的BTBS-Y、BTBS-X对U(VI)的去除率均优于实施例1制备得到的BTBS,同时BTBS-X对U(VI)的去除率明显优于BTBS-Y。
对实施例1~5制备的单宁型核素去污表面活性剂制备成4g/L的水溶液,用0.45μm水相过滤膜除去悬浮物,用凝胶渗透色谱法测定其重均分子量(MW,g/mol)、数均分子量(MN,g/mol)及分散系数(MW/MN,PDI),结果如表2所示:
表2
油酰氯的添加量对产物分子量有一定的影响。其中,杨梅单宁分子量最大,其重均分子量(MW)为1361kDa。通过对比,可以发现BTBS的分子量明显小于BT,且随油酰氯含量的增加表现出逐渐减小的趋势。这可能是因为杨梅单宁是缩合单宁,在强碱条件下会发生水解,导致接枝疏水链后产物的分子量小于杨梅单宁。
对实施例1~5制备的单宁型核素去污表面活性剂制备1g/L的待测样品水溶液,用0.45μm水相过滤膜把悬浮物去除,样品于25℃下平衡3min后测定其粒径大小(Z-Ave)及多分散指数(PDI),以单宁作为空白对照,分析样品的粒径信息。每个样品测试三次,计算其平均值结果如表3所示:
表3
上表中BTBS-20表示实施例1制得的样品,BTBS粒径的大小与接枝度有一定的相关性。随着油酰氯接枝度的提高,BTBS的粒径呈现逐渐减小的趋势。这是由于单宁分子上接枝的疏水链越多,其分子间的斥力越强,则所形成的颗粒也越小。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、制备单宁溶液,通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁溶液;
步骤二、胺基化的单宁溶液通过酰化反应,接枝疏水长链,得到单宁基表面活性剂溶液;
步骤三、用浓度为6M 的HCl调节单宁基表面活性剂溶液的pH至1-2,静置分层离心后去除上清液,用溶剂清洗,除去水溶物,再通过有机溶剂萃取,除去合成产物中的副产物油酸;再将萃取后的固形物进行冷冻干燥,即得到绿色植物单宁型核素去污表面活性剂;
所述步骤一中使用的单宁是杨梅单宁;
所述步骤一中通过曼尼希反应,得到胺基化的单宁溶液,其具体步骤如下:将单宁溶液的pH调节至11,然后滴加甲醛和二乙烯三胺,杨梅单宁、二乙烯三胺和甲醛的质量体积比为1 g:2g:4 mL,在80℃水浴下搅拌反应,搅拌4 h后,得到接枝胺基的单宁溶液;
所述步骤二中胺基化的单宁溶液通过酰化反应,接枝疏水长链,其具体工艺步骤如下:在温度30℃条件下,搅拌加入丙酮、NaOH和油酰氯,丙酮、NaOH和油酰氯的体积摩尔比为1mL:6 mmol:2 mmol,丙酮在反应中冷却回流,反应2 h后升温至60℃,回收反应物中的丙酮,继续反应2 h,即得到单宁基表面活性剂溶液。
2.如权利要求1所述的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,其特征在于,所述步骤一中制备单宁溶液的步骤如下:取杨梅单宁溶于去离子水中,杨梅单宁与去离子水的质量体积比为1 g:50 mL。
3.如权利要求1所述的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,其特征在于,所述步骤三中静置分层离心后去除上清液,是静置分层后用高速冷冻离心机在8000 rpm条件下离心10 min,去除上清液部分。
4.如权利要求1所述的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,其特征在于,步骤三中所述用溶剂清洗,是用pH调至1-2的去离子水清洗,再用高速冷冻离心机在8000rpm条件下离心10 min,重复三次,去除上清液部分。
5.如权利要求1所述的绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法,其特征在于,步骤三中所述通过有机溶剂萃取,是取100ml石油醚分三次萃取,再用高速冷冻离心机在8000 rpm条件下离心10 min,重复三次,除去合成产物中的副产物油酸。
CN202210971873.1A 2022-08-12 2022-08-12 一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法 Active CN115215829B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210971873.1A CN115215829B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210971873.1A CN115215829B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115215829A CN115215829A (zh) 2022-10-21
CN115215829B true CN115215829B (zh) 2023-07-25

Family

ID=83615230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210971873.1A Active CN115215829B (zh) 2022-08-12 2022-08-12 一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115215829B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2002979A1 (en) * 1988-11-16 1990-05-16 Andreas Lindert Tannin mannich adducts for improving corrosion resistance of metals
JP2000308825A (ja) * 1999-02-26 2000-11-07 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd 不溶性タンニンの製造方法及びこのタンニンを用いた六価クロムの吸着方法
CN102205232A (zh) * 2011-03-25 2011-10-05 东北林业大学 一种落叶松单宁金属离子吸附剂的研制
CN109705106A (zh) * 2019-03-06 2019-05-03 吉首大学 一种单宁衍生物的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2002979A1 (en) * 1988-11-16 1990-05-16 Andreas Lindert Tannin mannich adducts for improving corrosion resistance of metals
JP2000308825A (ja) * 1999-02-26 2000-11-07 Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd 不溶性タンニンの製造方法及びこのタンニンを用いた六価クロムの吸着方法
CN102205232A (zh) * 2011-03-25 2011-10-05 东北林业大学 一种落叶松单宁金属离子吸附剂的研制
CN109705106A (zh) * 2019-03-06 2019-05-03 吉首大学 一种单宁衍生物的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Preparation and properties of modified rosin-condensed tannins esters;Duan W G等;Chemistry and Industry of Forest Products》;第29卷(第3期);第6-12页 *
具有表面活性的烷基化单宁衍生物的制备及性能研究;袁花;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;第1-117页 *
季铵化单宁的合成及其絮凝试验;张巍等;《净水技术》;第30卷(第2期);第55-57页 *
新型单宁基絮凝剂的制备及对Cu2+去除;孙绪兵等;《内江师范学院学报》;第37卷(第8期);第58-62页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115215829A (zh) 2022-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110540508B (zh) 一种低共熔溶剂及其在提取木质素中的应用
CN107162154B (zh) 一种三元复合驱采出水负载型反相破乳剂及其制备方法
CN105218780A (zh) 一种聚氨酯固化剂的制备方法
CN106279708B (zh) 一种壳聚糖类原油脱盐破乳剂的制备方法
CN115215829B (zh) 一种绿色植物单宁型核素去污表面活性剂的制备方法
CN1076703A (zh) 新的羟基官能聚醚后处理工艺
CN107043463B (zh) 腐植酸缩聚物及其制备方法
CN108864418B (zh) 一种老化原油破乳剂及其制备方法
CN112645423A (zh) 木质素基聚合物絮凝剂及其制备方法
CN117185596B (zh) 一种超临界二氧化碳萃取污泥中氮磷元素的方法
CN108816055B (zh) 一种生物可降解油水分离多孔膜的制备方法
CN101921204A (zh) 从氨纶废原液中回收dmac的方法
CN113444238A (zh) 一种阳离子-非离子反相破乳剂及其制备方法
CN107159165A (zh) 水杨酸功能化硼螯合吸附剂的制备和制备得到的产品及其应用
CN114805426B (zh) 一种改性乙烯基硅烷及其制备方法和应用
CN113444237B (zh) 一种季铵化聚醚反相破乳剂及其制备方法
CN106587319B (zh) 一种多结合位点两亲性重金属污水处理剂及其制备方法
CN109913260A (zh) 一种壳聚糖类原油破乳剂及其制备方法
KR100557009B1 (ko) 유기산을 연속적으로 추출하는 방법
CN110550797B (zh) 一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法
CN111054096B (zh) 一种功能型多元共聚高分子油水分离剂及其制备方法和应用
CN115850624B (zh) 一种用于核素及重金属吸附分离的单宁树脂的制备方法
CN105408544B (zh) 生物质工艺优化
CN112063413A (zh) 一种交联型高分子破乳剂及制备方法
Othman et al. Liquid membrane formulation for removal of Kraft Lignin from simulated liquid waste solution

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant