壳聚糖磺化改性及应用研究

吉林化工学院毕业论文

第3章 实验结果与讨论

3.1最佳磺化壳聚糖的制备工艺及磺化率的检测

3.1.1最佳磺化壳聚糖的制备工艺各参数的选择

（1）浓硫酸用量的选择

参照文献[39]，基于满足壳聚糖：浓硫酸=1：10完全反应的原则。按2.5.1动态法制备磺化壳聚糖工艺流程，选定壳聚糖用量为5g，通过4组对比实验，寻找浓硫酸的最佳用量。

表3—1浓硫酸量

实验组序号 浓硫酸用量(mL) 搅拌3h时 后的状况

1 50 有大量块状物, 搅拌不均

2 60 有少量块状物, 搅拌不均

3 70 没有块状物,搅拌条件良好

4 80 没有块状物, 搅拌条件良好

在确定壳聚糖用量为5g的前提下，通过4组对比实验可以看出，浓硫酸用量为70mL时，搅拌时的反应状况最佳，并且浓硫酸用量最少。所以，在本实验条件下，浓硫酸的最佳用量为70mL。

反应注意事项：

①反应前先将反应物冷冻20mim，以减小反应时的放热程度，减缓氧化速度； ②反应如果用六连搅拌机进行搅拌，可将壳聚糖放入200mL小烧杯中反应， 并用胶布将小烧杯固定在800mL盛冰盐浴的大烧杯中）

③反应开始时，可以将壳聚糖与浓硫酸形成的块捣碎，使其接触更充分。 （2）反应时间的选择

因为浓硫酸具有强氧化性和强脱水性，所以磺化反应时间的选择特别关键。如果反应时间过长，碳化严重，浓硫酸颜色变深，呈现出黄色或褐色。

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吉林化工学院毕业论文 表3—2反应时间

实验组序号 反应时间(h)

1 2 有部分块

反应后的状况

状物存在

状物存在

呈现出糊状

颜色微黄

呈现褐色

2 2.5 有少量粒

3 3 混合均匀，

4 3.5 混合均匀，

5 4 混合均匀，

虽然反应时间的延长有利于磺化反应的进行[39]，提高壳聚糖的磺化率。但是，由于浓硫酸的强氧化性和强脱水性，反应时间越长，碳化也越来越严重。从表 3—2可以看出，在此实验条件下，3h反应时间为宜。 （3）乙醇用量的选择

磺化反应完成后，使用不同量的乙醇，使磺化产品达到最佳的析出效果。

表3—3乙醇用量

实验组序号 乙醇用量(mL) 沉淀1h时 后的状况

1 20 混为一体，没有分层现象

2 25 略有分层现象

3 30

4 35

5 40 分层效 果良好

6 45 分层效 果良好

有分层现象， 分层效 但效果不好

果良好

从表3—3可以看出，乙醇用量为35mL时，分层效果最好，沉淀效果最佳，而且乙醇用量最少。

（4）分离浓硫酸时离心转速的选择

将沉淀好的浓硫酸与乙醇的混合物转移进离心杯中，使用CENTRIFUGE TOL—5台式离心机进行离心。控制不同的转速，分析其离心效果，找出最佳的离心转速。

表3—4分离浓硫酸时的离心转速

离心时间（min） 转速（rad/min）

10 2000 完全不

分离效果

能分离

效果甚微

10 3000 部分固液分离，

10 4000 有分层现象， 但效果不太好

10 4800 固液分离 效果良好

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从表3—4可以看出，由于浓硫酸与壳聚糖形成的混合物粘度特别高，低转速根本达不到分离效果，转速控制在4800rad/min，离心分层效果特别明显，上清液容易弃去。因此，在分离浓硫酸与壳聚糖形成的混合物时，选择离心转速为4800rad/min。

（5）稀释蒸馏水量的选择

参照文献[39]，向上步离心沉淀中加入20mL蒸馏水，使沉淀中所携带浓硫酸的浓度降低 ，便于下个步骤中和反应的进行。 （6）NaOH溶液浓度的选择

虽然磺化产品已经进行了乙醇洗涤，但是所携带的浓硫酸量仍然很大，所以所需中和试剂（NaOH 溶液）的浓度也很高。选择30% 的NaOH 溶液作为中和滴定的试剂。

（7）洗涤蒸馏水用量及离心转速的选择 ①洗涤蒸馏水用量的选择

中和反应完成后，产品中含有大量的杂质（NaSO4）。为了洗净产品中所混的NaSO4，需要大量的蒸馏水。本着离心方便和蒸馏水用量最省的原则，实验采用洗涤、离心交替多次进行的方法。

表3—5洗涤蒸馏水用量

洗涤次数 蒸馏水用量(mL) Ba(OH)2溶液 检验效果

1 400 有大量白色 沉淀产生

2 400 有少量白色 絮状沉淀产生

3 400 没有白色 絮状沉淀产生

从表3—5可以看出，中和后的产品经过每次蒸馏水用量400mL，洗涤三次后NaSO4杂质洗净。 ②洗涤离心转速的选择

中和后溶液中所含物质颗粒较细，且有部分絮状产物。因此，要求适当的离心转速。

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吉林化工学院毕业论文 表3—6洗涤离心转速

离心转速(rad/min) 离心时间(mim)

1000 10 有大量絮状

离心效果

物悬浮，根本没有达到分离效果

1500 10 有部分絮状物悬浮，分离效果不好

2000 10 没有絮状物悬浮，固液分离效果良

好

2500 10 有少量絮状物仍然呈悬

浮状

3000 10 中心出现旋涡，分离不彻底

从表3—6可以看出，由于中和后溶液中所含物质颗粒较细，且有部分絮状产物，转速过低，不能达到离心分离效果；转速过高溶液中心产生漩涡，不利于沉淀。

（8）烘干温度的选择

使用CS101-AB型电热鼓风干燥箱干燥产品。烘干温度过高产品易变性；烘干温度过低烘干时间过长。参照文献[39]，选定干燥温度为70℃。

3.1.2磺化率的检测

（1）药瓶填充

①脱脂棉只需刚好堵住碱式滴定管下端就行，过多的脱脂棉影响滤过速率； ②装入产品时，只需轻轻敲击玻璃管壁，使产品颗粒接触紧密，不能敦实产品；

③先用蒸馏水润湿产品，润湿必须完全，不留小气泡，以便反应液与产品充分接触；

（2）置换流速的选择

H本实验离子交换机理为：-SO 3Na++-SO3HNa-SO3Na+H+为了准确确定壳聚糖磺化率的多少，必须使离子之间的交换彻底。因此，置换流速的控制是关键。本实验选用离子置换流速为0.5mL/min（即一分钟10滴左右）。

（3）置换药品用量的选择

从图3—6可以看出，磺化壳聚糖的产量特别少，不超过2.00g。置换药品用量均选定为100 mL。

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