一种壳聚糖及其衍生物的应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于海洋化学工程技术，具体涉及以一种壳聚糖及其衍生物的应用。壳聚糖及其衍生物作为细颗粒物清除剂的应用。本发明利用天然的海洋生物氨基多糖-壳聚糖及其衍生物的吸附特性，将其应用于沉降空气中细颗粒物，为海洋生物资源利用于陆地工业开辟了新途径，也为雾霾防治提供了新方法，有利于改善居民生活环境，提高人类健康水平，具有重要社会意义。
【专利说明】一种壳聚糖及其衍生物的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋化学工程技术，具体涉及以一种壳聚糖及其衍生物的应用。
【背景技术】
[0002]近年来，我国华北、黄淮、江淮、江南等中东部大部地区相继出现大范围雾霾天气。北京细颗粒物指数指数多次濒临“爆表”，空气质量持续处于六级严重污染状态。灰霾天气对公众的生活和健康产生了巨大的影响，因此公众对引起灰霾的主要因素PMlO和PM2.5也越来越关注。细颗粒物主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气、生物质燃烧、二次生成、道路扬尘等过程。细颗粒物化学组成十分复杂，受其来源、形成方式、粒径、所处气候条件等因素的影响，其化学组成主要包括元素碳，有机碳(如多环芳香烃、正构烷烃、醛酮类等)，重金属(如锌、铜、铅、钴、镍、铬、镉、砷等)，水溶离子(F-，Cl-，N03_，SO广，NH4+等)，生物质(如真菌和细菌)。吸附在细颗粒物上的重金属元素和有毒有机物是细颗粒物毒性的主要来源。空气中的细颗粒物已经成为对人体健康的影响最大的污染物之一，近几年的雾霾天气已经暴露出中国细颗粒物污染问题的严重性。因此，针对空气中的细颗粒物进行有效的防治是刻不容缓的。当然，从节能减排开始，切断细颗粒物源头来治理大气环境是必要途径，然而，由于我国目前的产业结构与布局以及细颗粒物来源的复杂性，很难在短期内完成对细颗粒物的源头治理。因此，研发新型的细颗粒物清除剂，切断细颗粒物进入人体环境，对于维护人类健康是一种更有效的途径。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种壳聚糖及其衍生物的应用。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]一种壳聚糖及其衍生物的应用，壳聚糖及其衍生物作为细颗粒物清除剂的应用。
[0006]所述壳聚糖分子量为50KDa_10000KDa。
[0007]所述壳聚糖衍生物为羧甲基壳聚糖或壳聚糖季铵盐类衍生物。
[0008]进一步的说，将壳聚糖经稀酸配置成溶液或将壳聚糖衍生物经水配置成水溶液，而后将溶液喷雾于空中作为细颗粒物清除剂的应用，进而有效的降低空气中细颗粒物的浓度。
[0009]所述酸为盐酸，甲酸，乙酸，乙二酸或乳酸。
[0010]所述经酸配成的壳聚糖溶液或经水配成的壳聚糖衍生物水溶液浓度为0.001% -3%o
[0011]所述空气中的细颗粒物为PM2.5或PMlO。
[0012]本发明的优点:
[0013]1.本发明所使用的壳聚糖是天然的线性多糖高分子物质，由氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接而成。具有来源丰富、生物降解性良好、不易造成二次污染，安全无具有良好的生物兼容性，与人体细胞有良好的相容性，在食品医药，农业，材料科学领域具有很大的应用潜力。
[0014]2.本发明将天然的海洋生物多糖-壳聚糖及其衍生物应用于沉降空气中细颗粒物，具有较好的细颗粒物沉降效果，空气中细颗粒物的主要毒性来源于其携带的金属离子及有害微生物，以壳聚糖为基本骨架的海洋生物多糖能够吸附多种重金属离子，并对多种病原微生物具有抑制作用，有可能通过静电作用或化学吸附达到除去空气中细颗粒物的效果，且壳聚糖上的这些自由基团，也可进行化学修饰和分子接枝，以增强其应用潜力。本发明将促进专业细颗粒物防护产业的发展，对改善公众健康意义重大；另外，本项目初始原料壳聚糖，是海洋水产品加工废弃物虾蟹壳的深加工产品，本项目的产业实施，将大大改善我国目前水产品加工业的存在低值化，污染大的特点，促进我国海洋生物资源的高值化利用，改善沿海生态环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实例提供的壳聚糖对室内细颗粒物PMlO的沉降曲线。
[0016]图2为本发明实例提供的壳聚糖对室内细颗粒物PM2.5的沉降曲线。
[0017]图3为本发明实例提供的羧甲基壳聚糖对室内细颗粒物PMlO的沉降曲线。
[0018]图4为本发明实例提供的羧甲基壳聚糖对室内细颗粒物PM2.5的沉降曲线。
[0019]图5为本发明实施例提供的N-三甲基壳聚糖季铵盐对室内细颗粒物PMlO的沉降曲线。
[0020]图6为本发明实施例提供的N-三甲基壳聚糖季铵盐对室内细颗粒物PM2.5的沉降曲线。
具体实施例
[0021]下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。
[0022]实施例1
[0023]将壳聚糖(1800kDa) 2g溶解于1000ml 0.2% (质量分数)醋酸得到壳聚糖溶液，后将壳聚糖溶液装入雾化装置中。在一密闭实验室内(35m3)，通过空气粒子计数仪(Dylos1700,美国生产)实时监测室内空气中细颗粒物PMlO和PM2.5的浓度(浓度以粒数/0.01立方尺计)。在密闭实验室内细颗粒物读数稳定后，将配制好的壳聚糖溶液经雾化装置在实验室内空中喷雾，溶液喷雾6.5mL,实验室内细颗粒物PMlO (参见图1)和PM2.5 (参见图2)浓度变化。如图1和图2所示在喷雾壳聚糖溶液后，室内的PMlO和PM2.5浓度都有短暂的升高后迅速下降。这主要是由粒子计数仪误将壳聚糖溶液雾化液滴识别为细颗粒物，随后壳聚糖液滴溶剂逐渐挥发，壳聚糖分子在空中能够有效的吸附空气中的细颗粒物，室内空气重的细颗粒物浓度持续下，并长时间保持在极低的水平。其中PMlO浓度从初始均值1104粒数/0.01立方尺最终降至100粒数/0.01立方尺，清除率达90.9%；PM2.5浓度从初始均值13816粒数/0.01立方尺最终降至1220粒数/0.01立方尺，清除率达91.2%。
[0024]实施例2
[0025]将羧甲基壳聚糖(取代度为80% )2g溶解于100ml蒸馏水中得到羧甲基壳聚糖溶液，后将羧甲基壳聚糖溶液装入雾化装置中。在一密闭实验室内(35m3)，通过空气粒子计数仪(Dylos 1700,美国生产)实时监测室内空气中细颗粒物PMlO和PM2.5的浓度(浓度以粒数/0.01立方尺计)。在密闭实验室内细颗粒物读数稳定后，将配制好的羧甲基壳聚糖溶液经雾化装置在实验室内空中喷雾，溶液喷雾6.5mL,实验室内细颗粒物PMlO (参见图3)和PM2.5(参见图4)浓度变化。如图3和图4所示在喷雾羧甲基壳聚糖溶液后，室内的PMlO和PM2.5浓度都有短暂的升高后迅速下降。这主要是由粒子计数仪误将羧甲基壳聚糖溶液雾化液滴识别为细颗粒物，随后羧甲基壳聚糖液滴溶剂逐渐挥发，羧甲基壳聚糖分子在空中能够有效的吸附空气中的细颗粒物，室内空气重的细颗粒物浓度持续下，并长时间保持在极低的水平。其中PMlO浓度从初始均值1537粒数/0.01立方尺最终降至95粒数/0.01立方尺，清除率达93.8%；PM2.5浓度从初始均值20325粒数/0.01立方尺最终降至5593粒数/0.01立方尺，清除率达72.5%。与壳聚糖溶液比较，羧甲基壳聚糖溶液对室内PM2.5的清除率有所下降，然而，羧甲基壳聚糖是水溶性的多糖，避免了壳聚糖溶解过程中酸的使用，在实际应用中更为便利。
[0026]实施例3
[0027]将N-三甲基壳聚糖季铵盐(取代度为100% )2g溶解于100ml蒸馏水中得到N-三甲基壳聚糖季铵盐溶液，后将N-三甲基壳聚糖季铵盐溶液装入雾化装置中。在一密闭实验室内(35m3)，通过空气粒子计数仪(Dylos 1700,美国生产)实时监测室内空气中细颗粒物PMlO和PM2.5的浓度(浓度以粒数/0.01立方尺计)。在密闭实验室内细颗粒物读数稳定后，将配制好的N-三甲基壳聚糖季铵盐溶液经雾化装置在实验室内空中喷雾，溶液喷雾6.5mL，实验室内细颗粒物PMlO (参见图5)和PM2.5 (参见图6)浓度变化。如图5和图6所示在喷雾N-三甲基壳聚糖季铵盐溶液后，室内的PMlO和PM2.5浓度都有短暂的升高后迅速下降。这主要是由粒子计数仪误将N-三甲基壳聚糖季铵盐溶液雾化液滴识别为细颗粒物，随后N-三甲基壳聚糖季铵盐液滴溶剂逐渐挥发，N-三甲基壳聚糖季铵盐分子在空中能够有效的吸附空气中的细颗粒物，室内空气重的细颗粒物浓度持续下，并长时间保持在极低的水平。其中PMlO浓度从初始均值333粒数/0.01立方尺最终降至33粒数/0.01立方尺，清除率达90.1 % ；PM2.5浓度从初始均值8495粒数/0.01立方尺最终降至2525粒数/0.01立方尺，清除率达70.3%。与壳聚糖溶液比较，N-三甲基壳聚糖季铵盐溶液对室内PM2.5的清除率有所下降，然而，N-三甲基壳聚糖季铵盐是水溶性的多糖，避免了壳聚糖溶解过程中酸的使用，在实际应用中更为便利。
【权利要求】
1.一种壳聚糖及其衍生物的应用，其特征在于:壳聚糖及其衍生物作为细颗粒物清除剂的应用。
2.按权利要求1所述的壳聚糖及其衍生物的应用，其特征在于:所述壳聚糖分子量为50KDa-10000KDa。
3.按权利要求1所述的壳聚糖及其衍生物的应用，其特征在于:所述壳聚糖衍生物为羧甲基壳聚糖或壳聚糖季铵盐类衍生物。
4.按权利要求1所述的壳聚糖及其衍生物的应用，其特征在于: 将壳聚糖经稀酸配置成溶液或将壳聚糖衍生物经水配置成水溶液，而后将溶液喷雾于空中作为细颗粒物清除剂的应用，进而有效的降低空气中细颗粒物的浓度。
5.按权利要求4所述的壳聚糖及其衍生物的应用，其特征在于: 所述酸为盐酸，甲酸，乙酸，乙二酸或乳酸。
6.按权利要求4所述的壳聚糖及其衍生物的应用，其特征在于: 所述经酸配成的壳聚糖溶液或经水配成的壳聚糖衍生物水溶液浓度为0.001% -3%。
【文档编号】B01D47/06GK104492202SQ201410681476
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】李克成, 李鹏程, 岳洋, 刘卫翔, 邢荣娥, 刘松, 于华华, 秦玉坤 申请人:中国科学院海洋研究所