超声波辅助活化落叶松单宁的化学反应与机理研究

以提高落叶松单宁化学反应活性为研究目标，将在精细化工与催化化学领域内极具发展潜力的超声波体系用于辅助活化落叶松单宁，以儿茶素为模型化合物，采用多种波谱技术（FTIR、13CNMR、1HNMR、UV、TG和GPC 等）对超声波活化落叶松单宁过程中的作用机理进行分析，优化活化反应条件，确立活化反应参数，定量解析活化后落叶松单宁官能团和化学结构的变化。依据活化后落叶松单宁羟基显著增加的特点，将目前合成高吸水树脂中应用性强、耐盐效果好、保水性强的有机单体引入落叶松单宁，通过自组装接枝聚合成落叶松单宁基高吸水树脂，并对自组装的落叶松单宁基高吸水树脂做对比研究，表征其化学结构与聚集态，测定其物理和化学性能，探索提高落叶松单宁反应活性的新型技术路线，为丰富、价廉、可生物降解的落叶松单宁高效利用提供可靠的科学理论依据。

项目采用超声波活化的手段活化落叶松单宁，提高了落叶松单宁的反应羟基数量，并且深入探讨了超声波活化落叶松单宁的活化机理，为拓宽落叶松单宁的化学反应途径提供了基础理论数据。超声波处理可以提高落叶松单宁中总羟基含量。在超声作用时间20min、超声作用功率300w、料液比1:30的最佳条件下，落叶松单宁中总羟基含量达33.93%，比原来增加7%。在浓度均为500µg/mL条件下，超声波活化落叶松单宁对蜡状芽孢杆菌的抑菌率比落叶松单宁高5.57%，对大肠杆菌的抑菌率比落叶松单宁高7.32%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率比落叶松单宁高0.59%。以儿茶素为模型化合物，并采用超声波辅助的手段对儿茶素进行了处理，并对产物进行了化学结构表征，以此来推测儿茶素在超声波作用的机理。实验结果证明，超声波作用于儿茶素使其结构的变化与落叶松单宁相似，超声波作用于儿茶素，由于其空穴效应，可以起到破碎作用，在破碎的过程中热能上升，还可以使一些裸露的基团发生聚合反应，两种路径综合作用的结果导致分子量分布范围比没有活化的儿茶素要宽，由于超声波的破碎作用起主导而导致分子量略比儿茶素小。超声波活化落叶松单宁的GPC和FTIR结果表明，经超声波活化后落叶松单宁分子量稍有增加，分散度增大，特征官能团种类无明显变化，可能是超声波空化效应产生的高温高压使落叶松单宁分子之间发生化学键的断裂和聚合所致。. 本项目采用自组装接枝聚合法制备落叶松单宁金属离子吸附剂，制得的金属离子吸附剂对初始质量浓度为2 μg/mL的Cr6+的最高去除率为86.1252 %，最高吸附容量为0.015597 mmol/g，对自来水的吸水倍率可达63.0934 g/g，对蒸馏水的吸水倍率可达65.4440 g/g，对生理盐水的吸水倍率可达19.7757 g/g，对Cr6+的去除率可达86.12%，且在环境pH值3～13范围内均能保持较好的吸水效果，是一种新型高效、环境友好重金属离子吸附剂，适用于含有重金属离子废水的吸附分离和净化处理，且树脂吸水后的机械强度较大，不易流失，便于重复使用，产品对环境的适用范围较宽，是一种新型高效、环境友好重金属离子吸附剂，适用于含有重金属离子废水的吸附分离和净化处理。拓宽了落叶松单宁的利用新途径。项目执行期间，在国内外其他期刊上发表论文10篇，被SCI、EI收录7篇。授权发明专利1项。