Получение и исследование гранулированных сорбентов на основе хитозана

• Автор: Румянцева, Екатерина Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. СТРОЕНИЕ И СОРБЦИОННЫЕ

СВОЙСТВА ХИТОЗАНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

1.1 Взаимосвязь строения, структуры и сорбционных свойств

хитина, хитозана и продуктов их физического и химического модифицирования

1.2 Влияние внешних условий , концентрация, ионная сила на сорбционные свойства хитозановых сорбентов

1.3 Механизм сорбции ионов металлов на хитозановых сорбентах.

1.4 Применение сорбентов на основе хитина и хитозана для решения экологических и медицинских задач.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка способа получения и характеристика структуры гранулированного хитозанового сорбента хитограна
2.2 Исследование сорбционных свойств хитограна по отношению
к ионам металлов..
2.2.1 Сорбция меди.
2.2.2 Сорбция урана и цезия
2.2.3 Регенерация хитозановых сорбентов
2.3 Характеристика радиационной устойчивости хитозана.
3. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Реактивы
3.2 Методики процессов
3.2.1 Формование лабораторных образцов хитограна.
3.2.2 Формование и подготовка к радиолизу хитозановых и целлюлозных пленок.
3.2.3 Сорбция ионов металлов на хитогране. Медь. Радионуклиды 8и, ,Сз
3.2.4 Радиолиз пленочных образцов полисахаридов.
3.3 Методы анализа.
3.3.1 Определение ММ полисахаридов.
3.3.2 Определение содержания ЫН2групп хитозана методом
потенциометрического титрования.
3.3.3 ИКспетроскопия
3.3.4 УФфотометрия.
3.3.5 Растровоэлектронная микроскопия.
3.3.6 Рентгеноструктурный анализ
3.3.7 Рентгеноэлектронная спектроскопия
3.3.8 Сиселективная ионометрия.
3.3.9 Радиационнометрический анализ.
3.3. Физикомеханические испытания
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Хитин, как и целлюлоза, образует фибриллярные структуры, стабилизированные межмолекулярными водородными связями. Рентгенографические исследования свидетельствуют о высокоупорядоченной структуре полимера, содержащей кристаллические участки, аналогичные кристаллическим областям целлюлозных волокон [1,2]. Хитин — жесткоцепной, неплавкий и не растворимый в доступных растворителях полимер. Без существенного разрушения он растворим только в концентрированных растворах фосфорной кислоты, некоторых нейтральных солей (ЫБСЫ, Са(8СМ)2) и др. ДМФА с двуокисью азота и ДМАЛ с ЫС1 [3]. Потенциальные источники хитина разнообразны. Традиционно его получают из панцирьсодержащих отходов ракообразных (крабов, креветок, криля). Аральского моря, некоторых видов высших грибов и подмора пчел [4-6]. Отметим, что строение и свойства хитина — молекулярная масса, растворимость, степень кристалличности, сорбционные свойства и другие — зависят от источника сырья и способа получения полимера. Традиционно выделяют две основные группы способов: химическая обработка кислотами, щелочами, комплексонами и др. При всех имеющихся различиях известным способам получения хитина присущи общие недостатки: использование большого числа реагентов, значительная продолжительность и многостадийность процессов, необходимость утилизации большого количества сточных вод. Альтернативой химическому и биотехнологическому способам является электрохимический, достаточно подробно представленный в работах [7-9]. Хитин перерабатывают в различные производные. Первой из полученных и наиболее изученных модификаций является хитозан - поли(Р-(1-4)-2-амино-2-дезокси-О-глюкопираноза (2), получаемый дезацетилированием, то есть химической обработкой хитина концентрированными растворами щелочей. В результате реакции происходит отщепление от структурной единицы хитина ацетильной группировки с образованием свободных первичных аминогрупп, поэтому в кислых средах макромолекула имеет положительный заряд и является поликатионом. Это свойство делает хитозан растворимым в разбавленных кислотах, в отличие от хитина и целлюлозы [1,2]. ДМАА+5%ЫС1). Лучшие растворители - растворы муравьиной и уксусной кислот. Реакция дезацетилирования сопровождается частичным разрывом глико-зидных связей, поэтому хитозан представляет собой полидисперсный по молекулярной массе полимер О-глюкозами на, содержащий некоторое количество остаточных ацетамидных групп (5- мол. Условия реакции оказывают существенное влияние на степень дезацетилирования (степень замещения по аминогруппам) и молекулярную массу хитозана. Поскольку в ходе дезацетилирования происходит частичная деструкция полимерньгх цепей, то при средней ММ хитина 1-Ю6 ММ хитозана обычно составляет 2-Ю5 — 6-Ю5. Хитозан также - кристаллизующийся полимер [, ], но если у хитина степень кристалличности достигает -%, у хитозана вследствие аморфизации структуры в процессе дезацетилирования она составляет -%. По внешнему виду коммерческий хитозан представляет собой чешуйки размером менее 5 мм или порошки различной тонины помола, от белого до кремового цвета, часто с желтоватым, сероватым или розоватым отгенком. Несмотря на гидрофильность, сухой хитозан электризуется. По токсичности полимер относится к 4-му классу (ЬЭ при пероралыюм введении составляет около г/кг) и считается безопасным [5], однако он обладает выраженным вяжущим вкусом. Укажем также такие свойства хитозана, как биосовместимость, биоде-градируемость, коллоидные (загущающая и стабилизирующая способность по отношению к дисперсным системам), сорбционные и биологическая активності», в частности радиопротекторные, ранозаживляющие, антимутагенные, противоопухолевые свойства), хорошая пленкообразующая способность. Области применения хитозана и его производных весьма разнообразны, но чаще всего освещаются разработки в сфере биотехнологии, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, медицине, парфюмерно-косметической промышленности. Ниже более подробно остановимся на работах, посвященных исследованию сорбционных свойств хитозана и его производных, а также некоторых областях применения хитозановых сорбентов.