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随着全球环境的日趋恶化,绿色化学这一概念已深入人心,如何开发环境友好的化工工艺,生产无毒无害的绿色产品,成为了当今研究的热点。鉴此,本课题主要进行了两部分的研究:第一部分,合成非对称四烷基铵羧酸盐离子液体,应用于酸性气体分离吸收领域;第二部分,从桃胶中提取L-阿拉伯糖,以开发天然产物的绿色生产过程。 “脱碳、脱硫”已成为世界绿色化学领域热点话题。离子液体液体作为一种新颖的CO2吸收剂,越来越受到工业界和学术界的关注。为此,在第一部分课题中,主要设计和合成了一系列非对称四烷基铵羧酸盐离子液体及其水合物,并测定了这些离子液体的化学结构和物理性质,为应用于吸收CO2提供数据参考。通过这部分工作得到以下结论: (1)以两种季铵氯盐([N1114]Cl和[N2221] Cl)和五种有机酸(乙酸、丙酸、丁酸、丙二酸和马来酸)为原料,先通过反应沉淀法制备季铵碱中问体,再通过酸碱中合法合成目标离子液体,得到了十二种非对称四烷基铵羧酸盐离子液体,并对这些离子液体进行了1HNMR、元素组成、含水量、玻璃化温度、分解温度、黏度、密度等方面的表征,探讨了阴阳离子结构对离子液体物理化学性质的影响。本文还研究了反应物摩尔比X、产物与乙醇的质量比Y和反应时间Z对反应沉淀法制备季铵碱中间体的影响,实验发现,在X=25%、Y=1.2、Z=24小时的最佳条件下能高产率的制备出高纯度、低杂质离子的季铵碱乙醇溶液。 (2)用银盐法合成了四种丁基三乙基铵醋酸盐离子液体及其水合物,分析了结合水对结构、性质和吸收CO2性能的影响,最后发现,[N2224][CH3COO]·H2O液程宽,黏度低,吸收CO2性能好,具有良好的重复吸收能力。 L-阿拉伯糖可以有效降低双糖水解酶的活性,被广泛用作防治糖尿病和抑制肥胖症的药物。从阿拉伯胶中提取L-阿拉伯糖的工艺已经成熟,而以桃胶为原料提取L-阿拉伯糖的报道却很少。为此,第二部分课题分为桃胶的水解和L-阿拉伯糖的提纯两部分,研究了从桃胶中提取L-阿拉伯糖的工艺,具体实验内容和结果如下: (1)考察了桃胶浓度、硫酸浓度、反应温度、反应时间对桃胶水解效果的影响,实验发现,15%的桃胶水溶液在1%的浓硫酸催化下95℃反应10小时,桃胶水解率高,水解液中多糖含量少。应用膜分离技术,水解液通过1万超滤除去高分子多糖,通过400~600纳滤除去低分子多糖,最终用气相色谱测定,纳滤液中主要含有L-阿拉伯糖和D-半乳糖两种单糖。 (2)研究了结晶法和柱层析法分离提纯L-阿拉伯糖的效果。结晶法实验中,用质量比为3.5∶1的甲醇结晶分离从纳滤液蒸干后得到的固体,滤出的固体中L-阿拉伯糖的含量最高。通过测定001、D001和D113三种不同类型的Ca2+离子交换树脂以及001×4、001×7、001×8和001×10四种不同交联度的001系列树脂对L-阿拉伯糖和D-半乳糖的吸附量,发现室温下001×7树脂对L-阿拉伯糖的吸附量最高,两种单糖的吸附比也比较高。最后,用001×7 Ca2+型阳离子交换树脂作为固定相,纯水作为流动相,对L-阿拉伯糖和D-半乳糖的混糖进行了柱层析分离,并发现增加流速和增加柱高能提高分离度。 本课题关于非对称四烷基铵羧酸盐离子液体的研究结果有望为离子液体吸收CO2提供数据参考,关于从桃胶中提取L-阿拉伯糖的研究结果有望为L-阿拉伯糖的工业化生成提供指导和帮助。