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离子液体/低共熔溶剂中甲壳素制备及功能化研究 学位论文  OAI收割
: 中国科学院大学, 2019
作者:  冯咪
  |  收藏  |  浏览/下载：74/0  |  提交时间：2020/06/17
从废弃虾蟹壳提取的甲壳素，可用于医药、农业及纺织等领域，实现废弃资源回收，有利于可持续发展。然而，传统甲壳素及其功能化产品的制备工艺，需要大量酸碱溶液及有机溶剂，流程长，水耗大，污染大，已逐渐被淘汰。离子液体具有极低的蒸汽压、良好的热稳定性、可设计的结构及丰富的氢键网络等特点，为甲壳素制备及功能化提供了新选择。目前离子液体中甲壳素的制备及功能化研究尚少，且存在成本高、水耗大及离子液体难循环等问题。此外，尚无有关直接从虾蟹壳制备甲壳素功能化产物的报道。基于以上研究背景，本论文以虾壳为原料，开展基于离子液体/低共熔溶剂中的甲壳素、以及甲壳素/zn复合物、o-酰化甲壳素等功能化甲壳素制备的基础研究，为废弃虾壳的直接转化提供了新思路，主要研究内容及创新性研究成果如下：（1）无机盐水溶液-咪唑离子液体体系中甲壳素的制备。在此体系中，无机盐水溶液通过离子交换去除碳酸钙，离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl）通过氢键作用去除蛋白质及引入的杂质镍，从而制得甲壳素。考察了无机盐种类、实验温度对除钙的影响，以及实验温度、料液比对除蛋白及杂质镍的影响。结果表明，虾壳粉依次与niso4水溶液（20 Wt%）、[Bmim]Cl在130 °c反应24 H，可得到纯度为98.8 Wt%的甲壳素。由此可见，离子交换可以去除虾壳中碳酸钙，同时负载金属盐，为甲壳素/金属复合物制备提供新思路。（2）磷酸酯类离子液体-无机盐水溶液体系中甲壳素/zn复合物的制备。首先利用磷酸酯类离子液体去除虾壳中蛋白质，随后利用zn(Oac)2·2h2o水溶液去除碳酸钙同时负载锌，得到甲壳素/zn复合物。考察了磷酸酯类离子液体种类、实验温度、料液比、实验时间对除蛋白的影响，以及zn(Oac)2·2h2o水溶液浓度、实验时间、温度对除钙及负载锌的影响，初步评价了离子液体循环使用性能、甲壳素/zn复合物对pet醇解的催化性能。实验结果表明，在130 °c条件下，虾壳粉依次与1-乙基-3-甲基咪唑磷酸甲酯（[Emim][Dmp]）、zn(Oac)2·2h2o水溶液（20 Wt%）反应24 H，得到纯度为99.1 Wt%，锌含量为13.4 Wt%的甲壳素/zn复合物  所用[Emim][Dmp]循环使用五次时，仍保持原有除蛋白质能力  所得甲壳素/zn复合物，甲壳素构型为α，锌离子为znCo3/zn(Oh)2，其对pet醇解表现出良好的催化性能。由此可见，不同离子液对虾壳中蛋白质、甲壳素优先溶解能力不同。（3）金属低共熔溶剂水溶液中甲壳素/zn复合物的制备。基于以上研究思路，设计合成金属低共熔溶剂尿素/zn(Oac)2·2h2o（u-zn），其水溶液同时具备除钙、除蛋白及负载金属功能，实现了从虾壳一步制备甲壳素/zn复合物的目的。考察了u-zn水溶液浓度、料液比、实验时间及温度对产物纯度及锌负载量的影响，测试了甲壳素/zn复合物的抗菌效果，探究了u-zn水溶液与虾壳中各组分相互作用，揭示了碳酸钙去除、锌负载及蛋白质去除的机理。实验结果表明，虾壳粉与u-zn（30 Wt%）在130 °c反应24 H，可得纯度为97.2 Wt%、锌含量为34.7 Wt%的甲壳素/zn复合物，其对革兰氏阴性菌及阳性菌具有良好的抑制作用。甲壳素/zn复合物中甲壳素构型保持为α，其聚合度高于甲壳素标样，锌离子以碱式碳酸锌（zn5(Co3)2(Oh)6）的形式存在。机理研究证实，配位能力较高的锌离子与虾壳中钙离子交换，原位形成碳酸锌，然后水解为碱式碳酸锌，释放co2  虾壳中蛋白质分子被包裹于水溶液中的u-zn簇内，溶解于其中，从而去除。由此可见，u-zn水溶液的离子交换能力及聚集作用，是甲壳素/zn复合物形成的主要原因。（4）酸性低共熔溶剂中酰化甲壳素的制备。延续多功能低共熔溶剂设计的理念，设计合成11种氯化胆碱-有机酸低共熔溶剂，同时具备除钙、除蛋白、及酰化的能力，实现从虾壳一步制备酰化甲壳素的目的。考察了低共熔溶剂种类、实验温度、实验时间、料液比及水含量对酰化甲壳素纯度及酰化度的影响，评价了酸性低共熔溶剂的循环性能，测试了酰化甲壳素的抗菌及抗肿瘤效果，探究了低共熔溶剂与虾壳各组分的相互作用，明确了虾壳中碳酸钙去除、蛋白质去除及甲壳素酰化的机理。实验结果表明，虾壳粉与氯化胆碱/dl-苹果酸（1:2，chcl 1/dl-mal 2）在150 °c条件下反应3 H，得到了纯度为98.6 wt%，酰化度为0.46的o-苹果酸酰化甲壳素，其对革兰氏阳性菌及神经胶质瘤c6细胞系表现出一定抑制效果。结构分析确定，所得产物确实为o-酰化甲壳素，且其相对分子质量折合计算后高于甲壳素标样。机理研究证实，在此体系中，虾壳中碳酸钙与酸性低共熔溶剂游离出的h+反应，形成水溶性有机酸盐，同时释放co2，形成绵密气泡  虾壳中一部分蛋白质在酸性条件下降解为可溶于水的氨基酸，另一部分蛋白质与低共熔溶剂形成氢键作用，溶解于其中，转变为水溶性蛋白  甲壳素结构被低共熔溶剂撑开，反应活性提高，在h+催化下与低共熔溶剂反应，从而生成酰化甲壳素。由此可见，所用低共熔溶剂的酸度、氢键形成能力是o-酰化甲壳素生成的主要原因。  
基于生态系统服务价值的赤水河流域生态补偿标准核算 期刊论文  OAI收割
农业机械学报, 2019, 期号: 11, 页码: 312-322
作者:  田义超;  白晓永;  黄远林;  张强;  陶进;  张亚丽
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以赤水河流域2000、2010、2015年的气象数据、遥感数据、土壤类型、地质背景以及社会经济等数据为基础,采用固碳释氧模型、修正的通用土壤流失方程以及in Vest水源涵养模型定量评估了流域的生态系统服务价值总量,同时采用生态补偿计量模型计算了流域不同区域的生态补偿额度,确定了流域的补偿标准和生态补偿优先级别。结果表明:2000—2015年赤水河流域单位面积固碳释氧价值量、土壤保持价值量以及水源涵养价值量均呈先增加后减少倒"v"形结构。固碳释氧价值由2000年的4 279. 33元/(Hm~2·a)上升到2010年的4 520. 16元/(Hm~2·a),随后下降到2015年的4 409. 69元/(Hm~2·a)  土壤保持价值量由2000年的95. 11元/(Hm~2·a)上升到2010年的144. 45元/(Hm~2·a),之后下降到2015年的89. 03元/(Hm~2·a)  水源涵养价值量由2000年的23 938. 13元/(Hm~2·a)上升到2010年的35 232. 99元/(Hm~2·a),之后下降到2015年的20 167. 41元/(Hm~2·a)。喀斯特地区固碳释氧价值总量增加的速度是非喀斯特地区的4. 35倍,喀斯特地区土壤保持价值量和水源涵养价值量的下降速度分别是非喀斯特地区的1. 28倍和1. 59倍。流域多年平均生态补偿价值为4 626. 29元/(Hm~2·a),生态补偿价值总量为76. 23亿元,流域下游补偿价值量最大,而上游地区补偿价值量较小。流域上游地区的喀斯特地区以及下游的原始森林地区属于典型的生态输出地区,应优先得到补偿,而经济发达的中游地区经济发展活跃,应率先进行生态支付,属于典型的生态消费区。本研究结果与以往的基于价值当量的生态补偿模型相比,在栅格像元尺度上量化了流域不同地区的生态补偿标准,可为长江上游赤水河流域生态补偿模式、运行机制以及补偿的标准提供科学依据。  
大气颗粒物中长寿命有机自由基的非萃取快速检测方法 专利  OAI收割
专利号: CN109060864A, 申请日期: 2018-12-21, 公开日期: 2018-12-21
作者:  刘国瑞;  郑明辉;  杨莉莉;  许杨
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一种高效电化学还原富集回收含铀废水和地下水中铀的方法 专利  OAI收割
专利号: CN108911102A, 申请日期: 2018-11-30, 公开日期: 2018-11-30
作者:  栾富波;  刘添;  孟颖
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一种光电化学处理化学镀镍废水的方法 专利  OAI收割
专利号: CN108821485A, 申请日期: 2018-11-16, 公开日期: 2018-11-16
作者:  赵旭;  张娟娟
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一种从化学镀镍废水中回收重金属镍的方法 专利  OAI收割
专利号: CN108658320A, 申请日期: 2018-10-16, 公开日期: 2018-10-16
作者:  赵旭;  张娟娟
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一步制备双网络凝胶的方法及双网络凝胶与其应用 专利  OAI收割
专利号: CN108530656A, 申请日期: 2018-09-14, 公开日期: 2018-09-14
作者:  庄媛;  石宝友;  孔岩
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具有吸附-催化双功能的磁性生物大分子多孔水凝胶及其制备方法 专利  OAI收割
专利号: CN108479714A, 申请日期: 2018-09-04, 公开日期: 2018-09-04
作者:  庄媛;  石宝友;  孔岩
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三维纳米铁氧化物、其凝胶原位制备方法及其应用 专利  OAI收割
专利号: CN108439478A, 申请日期: 2018-08-24, 公开日期: 2018-08-24
作者:  庄媛;  石宝友;  孔岩
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除砷吸附剂及制备方法 专利  OAI收割
专利号: CN108404872A, 申请日期: 2018-08-17, 公开日期: 2018-08-17
作者:  廖春阳;  张晓兵;  李国良
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