一種利用蝸牛製備吸水樹脂的方法與流程
2023-05-11 15:34:56
本發明公開了一種利用蝸牛製備吸水樹脂的方法，屬於吸水樹脂製備技術領域。
背景技術：
高吸水性樹脂是一類新型的功能高分子材料，由於其特殊的體型結構，使其能夠吸收自身重量幾百倍甚至上千倍的水，而且具有良好的保水性，即使施壓、加熱也不易流失，廣泛應用於工業、農業、食品、建築、石油開採、日用化工等領域，特別是在生理衛生、農林園藝等領域已成為不可缺少的材料。
目前市場佔有率較高、產量較大的產品主要是以石油加工產物丙烯酸、丙烯醯胺等為原料的合成系高吸水樹脂。隨著化石能源的日漸枯竭，人們對資源和社會的可持續發展提出了更高的要求，以無毒、可生物降解、易於進行化學改性的天然高分子材料如澱粉、纖維素、蛋白質、殼聚糖、膠原等生物資源為原料的綠色系高吸水性樹脂的發展越來越迅速。
甲殼素是自然界中年生物合成量最大的一類動物性多糖，廣泛存在於甲殼類動物、昆蟲和真菌中，合成量僅次於纖維素，也是目前為止發現的唯一的鹼性多糖。獨特的化學結構使其擁有許多其它生物質資源不可比擬的優良特性，廣泛應用於生物醫藥、衛生、環保等諸多領域。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對目前常見的吸水樹脂主要是以石油化石能源為原料合成吸水樹脂，存在成本高昂、不易降解導致環境汙染，而現有的甲殼素製得的吸水樹脂大多是在非均相的條件下進行的，影響樹脂的得率和吸水性能的現狀，提供了一種以蝸牛殼為甲殼素提取源，利用蝸牛消化腺中的蝸牛酶自行酶解，酸溶提取得到蝸牛甲殼素溶液，經凍融循環處理，輔以氫氧化鈉和尿素直接在均相條件下合成吸水樹脂的方法。本發明工藝簡便，耗能少，通過蝸牛酶自行酶解蝸牛殼製得甲殼素，再經凍融循環處理破壞甲殼素緻密的晶體結構和氫鍵相互作用，使其呈均相溶液，解決了現有的甲殼素基吸水樹脂在非均相的條件下合成影響樹脂的得率和吸水性能的問題，同時以生物質甲殼素為原料又彌補了傳統吸水樹脂以不可再生石油化石能源為原料，不易生物降解影響環境的不足。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
（1）稱取1～2kg白玉蝸牛裝入陶瓷罐中，向罐中加入深1～2cm的去離子水，再放入一塊長5cm，寬5cm的生鏽鐵片，最後滴入5～8mL茶籽油，靜置飢餓處理5～7天，使蝸牛吐出體內汙物；
（2）將上述飢餓吐髒處理後的蝸牛取出，用質量濃度為30%氯化鈉溶液衝洗15～20min後直接放入磨漿機中打磨成漿，再將得到的蝸牛漿液移入酶解罐中，在25～35℃下自然保溫酶解6～8h；
（3）待酶解結束後將酶解產物移入燒杯，加入酶解產物總體積8～10倍質量濃度為1mol/L鹽酸溶液，室溫下攪拌溶解20～25h後移入臥式離心機，以6000～7000r/min轉速離心10～15min，分離去除沉澱得到上清液；
（4）向上述上清液中逐滴滴入質量濃度為40%氫氧化鈉溶液直至沉澱析出，得混合液，再將混合液裝入凍融循環機中以-15℃的中心凍結溫度進行3～5次凍融循環處理，繼續加入混合液總質量 3～5%的碳醯胺，用高速攪拌機以800～900r/min轉速劇烈攪拌10～20min，過濾去除濾渣，得到蝸牛甲殼素溶液；
（5）量取400～500mL上述蝸牛甲殼素溶液置於燒杯中，加入3～5g過硫酸鉀攪拌混合20～30min，再依次加入5～8gN，N-亞甲基雙丙烯醯胺和40～60mL單體濃度為40%的丙烯酸溶液，用保鮮膜封住杯口，移入70～80℃水浴鍋中，攪拌聚合反應2～4h；
（6）反應結束後過濾得到凝膠狀產物，依次用無水乙醇和去離子水反覆衝洗3～5遍，放入真空乾燥箱，在80～90℃下乾燥過夜後放入氣流粉碎機粉碎，過100目標準篩後裝袋，即得吸水樹脂。
本發明的應用方法是：按質量比1∶5～1∶10，將本發明製得的吸水樹脂倒入肥料中，充分混合均勻，以每公頃50～80kg的施撒量施撒田中，待施撒結束，及時覆土，再以每公頃90～120L水量灌溉田地，每隔15～20天施撒一次，總共施撒2～4次，經過檢測發現，由於施撒了本發明吸水樹脂，不僅解決了農田土壤板結狀況，使得肥效大幅度提高，土地變得肥沃，而且將平常由於蒸發、滲漏、流失的水分保存起來，保水性提高了90％以上，具有廣泛的市場前景。
本發明的有益效果是：
（1）本發明操作簡便，方法獨特新穎，製備過程反應溫和，且對於環境無汙染；
（2）本發明通過蝸牛酶自行酶解蝸牛殼製得甲殼素，再經凍融循環處理破壞甲殼素緻密的晶體結構和氫鍵相互作用，使其呈均相溶液，解決了現有的甲殼素基吸水樹脂在非均相的條件下合成影響樹脂的得率和吸水性能的問題；
（3）本發明又以生物質甲殼素為原料又彌補了傳統吸水樹脂以不可再生石油化石能源為原料，不易生物降解影響環境的不足；
（4）本發明製得的吸水樹脂可廣泛應用於醫療衛生、工業等領域。
具體實施方式
首先稱取1～2kg白玉蝸牛裝入陶瓷罐中，向罐中加入深1～2cm的去離子水，再放入一塊長5cm，寬5cm的生鏽鐵片，最後滴入5～8mL茶籽油，靜置飢餓處理5～7天，使蝸牛吐出體內汙物；然後將上述飢餓吐髒處理後的蝸牛取出，用質量濃度為30%氯化鈉溶液衝洗15～20min後直接放入磨漿機中打磨成漿，再將得到的蝸牛漿液移入酶解罐中，在25～35℃下自然保溫酶解6～8h；待酶解結束後將酶解產物移入燒杯，加入酶解產物總體積8～10倍質量濃度為1mol/L鹽酸溶液，室溫下攪拌溶解20～25h後移入臥式離心機，以6000～7000r/min轉速離心10～15min，分離去除沉澱得到上清液；接下來向上述上清液中逐滴滴入質量濃度為40%氫氧化鈉溶液直至沉澱析出，得混合液，再將混合液裝入凍融循環機中以-15℃的中心凍結溫度進行3～5次凍融循環處理，繼續加入混合液總質量 3～5%的碳醯胺，用高速攪拌機以800～900r/min轉速劇烈攪拌10～20min，過濾去除濾渣，得到蝸牛甲殼素溶液；之後量取400～500mL上述蝸牛甲殼素溶液置於燒杯中，加入3～5g過硫酸鉀攪拌混合20～30min，再依次加入5～8gN，N-亞甲基雙丙烯醯胺和40～60mL單體濃度為40%的丙烯酸溶液，用保鮮膜封住杯口，移入70～80℃水浴鍋中，攪拌聚合反應2～4h；最後待反應結束後過濾得到凝膠狀產物，依次用無水乙醇和去離子水反覆衝洗3～5遍，放入真空乾燥箱，在80～90℃下乾燥過夜後放入氣流粉碎機粉碎，過100目標準篩後裝袋，即得吸水樹脂。
實例1
首先稱取1kg白玉蝸牛裝入陶瓷罐中，向罐中加入深1cm的去離子水，再放入一塊長5cm，寬5cm的生鏽鐵片，最後滴入5mL茶籽油，靜置飢餓處理5天，使蝸牛吐出體內汙物；然後將上述飢餓吐髒處理後的蝸牛取出，用質量濃度為30%氯化鈉溶液衝洗15min後直接放入磨漿機中打磨成漿，再將得到的蝸牛漿液移入酶解罐中，在25℃下自然保溫酶解6h；待酶解結束後將酶解產物移入燒杯，加入酶解產物總體積8倍質量濃度為1mol/L鹽酸溶液，室溫下攪拌溶解20h後移入臥式離心機，以6000r/min轉速離心10min，分離去除沉澱得到上清液；接下來向上述上清液中逐滴滴入質量濃度為40%氫氧化鈉溶液直至沉澱析出，得混合液，再將混合液裝入凍融循環機中以-15℃的中心凍結溫度進行3次凍融循環處理，繼續加入混合液總質量 3%的碳醯胺，用高速攪拌機以800r/min轉速劇烈攪拌10min，過濾去除濾渣，得到蝸牛甲殼素溶液；之後量取400mL上述蝸牛甲殼素溶液置於燒杯中，加入3g過硫酸鉀攪拌混合20min，再依次加入5gN，N-亞甲基雙丙烯醯胺和40mL單體濃度為40%的丙烯酸溶液，用保鮮膜封住杯口，移入70℃水浴鍋中，攪拌聚合反應2h；最後待反應結束後過濾得到凝膠狀產物，依次用無水乙醇和去離子水反覆衝洗3遍，放入真空乾燥箱，在80℃下乾燥過夜後放入氣流粉碎機粉碎，過100目標準篩後裝袋，即得吸水樹脂。
本實例操作簡便，按質量比1∶5，將本發明製得的吸水樹脂倒入肥料中，充分混合均勻，以每公頃50kg的施撒量施撒田中，待施撒結束，及時覆土，再以每公頃90L水量灌溉田地，每隔15天施撒一次，總共施撒2次，經過檢測發現，由於施撒了本發明吸水樹脂，不僅解決了農田土壤板結狀況，使得肥效大幅度提高，土地變得肥沃，而且將平常由於蒸發、滲漏、流失的水分保存起來，保水性提高至90％，具有廣泛的市場前景。
實例2
首先稱取1.5kg白玉蝸牛裝入陶瓷罐中，向罐中加入深1.5cm的去離子水，再放入一塊長5cm，寬5cm的生鏽鐵片，最後滴入7mL茶籽油，靜置飢餓處理6天，使蝸牛吐出體內汙物；然後將上述飢餓吐髒處理後的蝸牛取出，用質量濃度為30%氯化鈉溶液衝洗18min後直接放入磨漿機中打磨成漿，再將得到的蝸牛漿液移入酶解罐中，在30℃下自然保溫酶解7h；待酶解結束後將酶解產物移入燒杯，加入酶解產物總體積9倍質量濃度為1mol/L鹽酸溶液，室溫下攪拌溶解23h後移入臥式離心機，以6500r/min轉速離心13min，分離去除沉澱得到上清液；接下來向上述上清液中逐滴滴入質量濃度為40%氫氧化鈉溶液直至沉澱析出，得混合液，再將混合液裝入凍融循環機中以-15℃的中心凍結溫度進行4次凍融循環處理，繼續加入混合液總質量 4%的碳醯胺，用高速攪拌機以850r/min轉速劇烈攪拌15min，過濾去除濾渣，得到蝸牛甲殼素溶液；之後量取450mL上述蝸牛甲殼素溶液置於燒杯中，加入4g過硫酸鉀攪拌混合25min，再依次加入7gN，N-亞甲基雙丙烯醯胺和50mL單體濃度為40%的丙烯酸溶液，用保鮮膜封住杯口，移入75℃水浴鍋中，攪拌聚合反應3h；最後待反應結束後過濾得到凝膠狀產物，依次用無水乙醇和去離子水反覆衝洗4遍，放入真空乾燥箱，在85℃下乾燥過夜後放入氣流粉碎機粉碎，過100目標準篩後裝袋，即得吸水樹脂。
本實例操作簡便，按質量比1∶8，將本發明製得的吸水樹脂倒入肥料中，充分混合均勻，以每公頃70kg的施撒量施撒田中，待施撒結束，及時覆土，再以每公頃100L水量灌溉田地，每隔18天施撒一次，總共施撒3次，經過檢測發現，由於施撒了本發明吸水樹脂，不僅解決了農田土壤板結狀況，使得肥效大幅度提高，土地變得肥沃，而且將平常由於蒸發、滲漏、流失的水分保存起來，保水性提高至93％，具有廣泛的市場前景。
實例3
首先稱取2kg白玉蝸牛裝入陶瓷罐中，向罐中加入深2cm的去離子水，再放入一塊長5cm，寬5cm的生鏽鐵片，最後滴入8mL茶籽油，靜置飢餓處理7天，使蝸牛吐出體內汙物；然後將上述飢餓吐髒處理後的蝸牛取出，用質量濃度為30%氯化鈉溶液衝洗20min後直接放入磨漿機中打磨成漿，再將得到的蝸牛漿液移入酶解罐中，在35℃下自然保溫酶解8h；待酶解結束後將酶解產物移入燒杯，加入酶解產物總體積10倍質量濃度為1mol/L鹽酸溶液，室溫下攪拌溶解25h後移入臥式離心機，以7000r/min轉速離心15min，分離去除沉澱得到上清液；接下來向上述上清液中逐滴滴入質量濃度為40%氫氧化鈉溶液直至沉澱析出，得混合液，再將混合液裝入凍融循環機中以-15℃的中心凍結溫度進行5次凍融循環處理，繼續加入混合液總質量5%的碳醯胺，用高速攪拌機以900r/min轉速劇烈攪拌20min，過濾去除濾渣，得到蝸牛甲殼素溶液；之後量取500mL上述蝸牛甲殼素溶液置於燒杯中，加入5g過硫酸鉀攪拌混合30min，再依次加入8gN，N-亞甲基雙丙烯醯胺和60mL單體濃度為40%的丙烯酸溶液，用保鮮膜封住杯口，移入80℃水浴鍋中，攪拌聚合反應4h；最後待反應結束後過濾得到凝膠狀產物，依次用無水乙醇和去離子水反覆衝洗5遍，放入真空乾燥箱，在90℃下乾燥過夜後放入氣流粉碎機粉碎，過100目標準篩後裝袋，即得吸水樹脂。
本實例操作簡便，按質量比1∶10，將本發明製得的吸水樹脂倒入肥料中，充分混合均勻，以每公頃80kg的施撒量施撒田中，待施撒結束，及時覆土，再以每公頃120L水量灌溉田地，每隔20天施撒一次，總共施撒4次，經過檢測發現，由於施撒了本發明吸水樹脂，不僅解決了農田土壤板結狀況，使得肥效大幅度提高，土地變得肥沃，而且將平常由於蒸發、滲漏、流失的水分保存起來，保水性提高至95％，具有廣泛的市場前景。