毕业设计（论文）-水溶性铜离子印记交联壳聚糖的合成.doc

毕 业 论 文 中 文 摘 要水溶性铜离子印记交联壳聚糖的合成本实验涉及水溶性铜离子印记交联壳聚糖的制备及其对铀离子的吸附。壳聚糖通过分子印记技术，以Cu2+为模板，与戊二醛分子反应得到交联壳聚糖，即高分子复合西佛碱。利用过氧化氢氧化水解得到水溶性铜离子印记交联壳聚糖。通过红外光谱的手段来表征。因Cu2+和U6+的离子半径相同，所以铜离子留下的印记空穴能特异性螯合铀离子。在原料壳聚糖20g时，对降解反应的条件进行优化。过氧化氢用量200ml、降解时间2.5h、反应温度为80时，制得水溶性较好的产品。后续测试中，对铀的螯合率达到93.7%，螯合量达到374.75g/ml。为进行细胞及大鼠体内水平的筛选，寻找到更安全有效的体内排铀剂以及为下一步建立铀促排药物的体内、外筛选评价模型、评价药物的生物活性做好前期工作，并为今后开发铀促排药物提供可靠的筛选平台。关键词 壳聚糖 交联 分子印记 过氧化氢降解 铀的螯合毕 业 论 文 外 文 摘 要Title Water-soluble copper ions imprint preparation of crosslinked chitosanAbstractThe experiment involves the preparation of crosslinked chitosan of water-soluble copper ion imprinting and its effect on the adsorption of uranium ions. By the technology of molecular imprinting and taking Cu2+ as a template, chitosan can get cross-linked chitosan when reacting with glutaraldehyde molecules, that is to say polymer composite Schiff base. Using the reaction of oxidative hydrolysis for peroxide, cross linked chitosan of water-soluble copper ions imprint can be obtained. By means of infrared spectroscopy, its characters can be shown. The same radius of the copper ions and uranium ions, mark hole left by the copper ions may chelate uranium ions specifically.When the weight of raw material chitosan is 20g, the optimal conditions of degradation reaction can be achieved. Moreover, when the dosage of hydrogen peroxide is 200ml, the time of degradation is 2.5h and the reaction temperature is 80C, products which have good water-soluble can be obtained. In the follow-up test, the rate of uranium chelation achieve 93.7%, sequestration achieve 374.75g/ml.For the screening of cells and the level of rats in vivo levels, finding uranium agent for more safe and effective in vivo row besides, next step to establish the screening and evaluating model which own the function of chelating uranium drugs in vivo or vitro, evaluate the drugs biological activity, it has done preliminary work. Moreover, it also has provided a reliable screening platform for the uranium of chelating drugs in the future development.Key words chitosan cross-linked molecular imprinting peroxide of hydrogen degradation chelation of uranium目 录1 绪论11.1 壳聚糖简介11.2 壳聚糖的应用21.2.1 低分子量壳聚糖21.2.2 离子印记交联壳聚糖31.3 水溶性离子印记交联壳聚糖研究意义32 实验部分32.1 反应机理32.1.1壳聚糖与铜离子的络合32.1.2 交联反应32.1.3 降解反应32.2 水溶性铜离子印记交联壳聚糖实验方法32.2.1 实验仪器32.2.2 实验药品32.2.3 实验过程32.2.4 实验现象32.2.5 实验表征32.2.6 影响因素32.2.7 水溶性铜离子印记交联壳聚糖条件确定32.3 壳聚糖衍生物对铀的螯合率的测定32.3.1详细流程：偶氮胂III分光光度法32.3.2 比较所有样品螯合铀的能力32.3.3 UO22+的螯合分析3结 论3致 谢3参 考 文 献31 绪论放射性核素铀在军事和工业上的应用带来了环境和健康问题，金属铀的污染已经成问一个亟待解决的问题。针对铀毒理学机制，解决铀污染问题的有效措施是加速铀的排除，即促排，当务之急是寻找有效的促排剂，近年来发展较好的促排铀化合物，它们或者促排效果差，或者毒副作用强，无法满足目前工业中和军事上的需求。在提高促排效果的同时，尽量降低毒副作用，壳聚糖资源丰富，价格便宜，无毒副作用，同时含有氨基和羟基，可修饰、活化和偶联，可以与多种金属离子形成配合物。我们通过对壳聚糖衍生物与其他重金属离子吸附的条件和机理分析，结合分子印记技术原理，认为壳聚糖衍生物用作排铀剂有很好的前景。1.1 壳聚糖简介纤维素和淀粉在人们的衣食住行上一直扮演着重要的角色，而产量位居天然多糖中第二的甲壳素多年来都不为人所识。壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基产物。甲壳素即-（1，4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，是由N-乙酰氨基葡萄糖以且-1，4糖苷键缩合而成。甲壳素结构式如图1-1所示。图1-1 甲壳素结构式甲壳素结构式中糖基上的N-乙酰基大部分被去掉的话，就是甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖1，其结构式如图1-2所示。图1-2 壳聚糖结构式壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，一般而言，乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖，或者说，能在1%乙酸或1%盐酸中溶解的脱乙酰甲壳素，称为壳聚糖。壳聚糖含有大量的氨基、羟基能够非常容易的与金属离子发生配位。1.2 壳聚糖的应用目前，人们对壳聚糖的研究主要集中在低分子量壳聚糖和分子印记壳聚糖。1.2.1 低分子量壳聚糖低分子量壳聚糖顾名思义，就是分子量较小的壳聚糖，我们知道，壳聚糖为生物大分子，分子量达到了几十万上百万，而分子量在一万以下的壳聚糖是可溶的，且具有很好的生理活性。对低分子量壳聚糖的研究应用已较为广泛。低分子量壳聚糖在农业上可以用于植物生长调节、饲料添加剂、种子处理、农产品保鲜、抗病虫害等诸多方面，并且因其无毒、无害、无污染可安全降解等特点而具有广阔的应用前景。相比未处理过的种子，低分子量壳聚糖处理过的种子具有较高的发芽率和发芽指数，王延峰等的研究表明2，适宜浓度的低分子量壳聚糖处理能提高种子淀粉酶的活性，淀粉酶将种子中的淀粉转化为简单的有机化台物供种子萌发时对营养的需要。目前，低分子量壳聚糖对植物病害的诱抗机理尚不清楚。研究表明，低分子量壳聚糖可诱导植物的活性氧迸发，使过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、几丁质酶、过氧化物酶等防御酶的活性发生变化。同时，低分子量壳聚糖的诱抗活性与其溶液浓度、分子量和脱乙酰度有着密切的联系，分子量在5002000之间，高脱乙酰度的低分子量壳聚糖具有好的抑菌效果，对应不同的病原菌所需的有效壳聚糖浓度不同3。低分子量壳聚糖对人体细胞有良好的生物相容性与亲和性，其单体与人体中透明质酸的单体一致，与人体细胞不会产生排斥反应，无抗原性。这一独特的性质使得它在医药品中有许多重要的应用。低分子量壳聚糖在生物医学方面的重要功能之一就是其对肿瘤的抑制作用，其抑瘤机理尚不清楚，报道的结果相互矛盾的很多，一种认为是活化了巨噬细胞、NK细胞、T和B细胞，从而激活了机体免疫系统，从而消灭肿瘤细胞4。壳聚糖分子中的氨基和羟基能与金属离子发生螯合作用，利用这一性质可将低分子量壳聚糖制成去除人体内过量的重金属的药物。苏庆等的研究表明5，低分子量壳聚糖螯合Pb2+的过程是一种离子取代，反应平衡时间较快，其半交换时间是22s。所以它能够快速、有效地降低血铅浓度，并且不会造成EDTA等药物治疗引起的人体必需微量元素平衡的破坏，避免产生副作用。低分子量壳聚糖的分子结构中具有质子化铵，质子化铵能与细菌带负电荷的细胞膜作用，干扰细菌细胞膜功能造成细菌体内细胞质流失。同时，低分子量的壳聚糖由于分子量小，能进一步进入菌体内部，扰乱细胞的正常生理代谢6。覃彩芹等7用微热量法测量低分子量壳聚糖对金黄色葡萄球菌的抑菌作用，同时用平板法测水溶性壳聚搪抑制多种细菌的活性，结果表明2%浓度低分子量壳聚糖可以完全抑制这些细菌的生长。研究表明:壳聚糖对不同细菌的抑制效果随着分子量的变化而变化，壳聚糖对金黄色葡萄球菌的抗菌作用随分子量减小而逐渐减弱，对大肠杆菌分子量越小，抗菌作用越明显。低分子量壳聚糖在化妆品方面的应用主要是利用其优良的保湿增湿性能。低分子量壳聚糖本身具有成膜功能，又具有良好的透气性能，是一种强的吸湿剂与保湿剂，与传统的保湿增湿剂相比，低分子量壳聚糖的保湿增湿效果更佳，在洗面奶及各类膏、霜中使用更显其优越性，低分子量壳聚糖可在皮肤表面形成一层膜，可阻断或减弱紫外线对皮肤的伤害，而且，低分子量壳聚糖良好的透气性又不影响皮肤排泄废物和毒素，本身所具有的抑菌作用还会抑制或杀死皮肤表面的有害微生物，不会形成粉刺。因为低聚壳聚糖分子量较小，较之大分子壳聚糖更易于被皮肤所吸收、促进血液循环，以此制成的膏、霜类化妆品可通过毛孔等直接渗入皮肤内部甚至于细胞内部，起到调理、保护、滋润皮肤的功能8。低分子量壳聚糖作为一种生物活性的天然高分子化合物，具有低甜度、低热值、降血脂、降血糖等功效，而且无毒、无副作用。以低分子量壳聚糖为主要原料生产的生物保健品，不仅有利于人体肠内双歧杆菌的增殖，同时可抑制肠内有毒菌和腐败物质的生成，增加人体内纤维素的质和量、提高机体的免疫力9。另外，低分子量壳聚糖在水溶液中容易形成牢固膜，此膜对气体有选择渗透性，非常适合做食品保鲜剂10。1.2.2 离子印记交联壳聚糖离子印记交联壳聚糖是分子印迹技术的应用，分子印记技术是瑞典伦德大学的Mosbach于1984年提出的一种新型亲和分离技术，即在层析介质制备时直接将目标分子引入，合成的介质颗粒中留有目标分子的空间印记，因此提高了层析介质对目标分子的选择性11。近年来为了提高交联壳聚糖对金属离子吸附选择性、吸附量、吸附速度以及稳定性，用分子印记技术原理合成不同金属离子印记CTS树脂的研究也越来越多。这样制备的交联壳聚糖树脂不但能吸附印记金属离子，而且对结构相似的金属离子也有较高的吸附效能。壳聚糖分子带有一定量的胺基(-NH2)和羟基(-OH)，通过离子的交换和螯合作用能选择性吸附Cd(II)、Mn(II)、Pb(II)、Cu(II)、Ni(II)和Ag(I)等金属离子12-15，在环境保护以及水处理等领域有着广泛的应用前景。然而，壳聚糖本身为线性高分子，在被处理溶液的pH值过低或在处理后进行金属离子的酸性解吸时，往往会因分子之中的-NH2被质子化(-NH3+)而溶于水中，造成吸附剂的流失，应用的范围受到很大的限制，也不利于回收再利用。为此，通常采用化学交联的方法来改善壳聚糖的酸溶性16-18。交联反应虽然解决了树脂的强度和可重复的使用性能，但也导致吸附性能较未交联时差，其主要原因是交联反应往往发生在活性较高的-NH2上，而-NH2上引入了其它的基团后增加了氮原子同金属离子配位的空间位阻。为了解决交联壳聚糖吸附能力下降的问题，近年来一种新的壳聚糖衍生物，即“交联印记壳聚糖”受到了重视19。以Cu2+为交联壳聚糖的模板，对Ag+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Cu2+、Cd2+、Co2+(硝酸铵溶液中)的溶液进行吸附，发现这种交联树脂与市售的Lewait和TP-207亚胺基二乙酸型螯合树脂相比，选择性大大地提高20。黄晓佳等21以Zn2+为模板，合成了戊二醛交联壳聚糖树脂，通过对过渡金属离子吸附性能的研究，显示了该树脂对Zn2+有较强的记忆功能，且对同族的Cd2+、Hg2+也有较高的吸附能力，而且在酸性条件下不会发生软化和溶解，重复使用性好。当壳聚糖与金属离子形成配合物时，由于配位键稳定性低，络合状态下的-NH2，-OH仍然有可能与交联剂发生反应，使金属离子印记交联壳聚糖的吸附量与理论计算仍然有较大差距。本研究通过先采用金属离子印记使-NH2，-OH的空间位置被固定，之后戊二醛交联反应，最后通过酸性水溶液浸泡使印记离子脱除，使-NH2得到释放。在制备分子印记壳聚糖时，不同的研究者制成不同形状的树脂，有片状的、还有制成微球的。Shafigulmt22、Katsutoshi23等先称取一定量的壳聚糖与金属离子吸附，形成配合物，用水洗去多余的金属离子，加人一定量的交联剂交联。交联后的树脂干燥后，用稀盐酸洗去金属离子，即可得到片状的金属印记壳聚糖树脂。AsemA.Atia利用戊二醛与壳聚糖交联提高其物理性能，通过C2胺基与环氧氯丙烷交联，通过环氧基接人乙二胺和3-氨-1，2，4-三唑-5-硫醇，以提高其吸附性能24。谭天伟25-26等人采用氯代环氧丙烷和乙二醇双缩水环氧丙基醚为交联剂制备球形Ni2+印迹树脂，并研究其吸附性能。研究表明:CTS金属离子印迹树脂是一种高效的金属离子吸附剂。与非印迹CTS树脂相比，其吸附容量可提高2倍以上，而且稳定性好，CTS印迹树脂对金属离子的吸附是CTS分子上羟基和氨基共同作用的结果，用Ni2+制备的印迹树脂还可以提高对Cu2+和Zn2+的吸附容量，曲荣君27等选用聚乙二醇交联剂制备了Ni2+模板一缩二乙二醇双缩水甘油醚交联壳聚糖和非模板吸附剂。研究了吸附剂对Ni2+、Co2+吸附能力，结果表明与非模板吸附剂相比，Co2+的吸附量提高了2倍，Ni2 +的吸附量提高了5倍6倍。赖声礼28等发展了微波照射法，即在微波中用壳聚糖在稀醋酸介质中与Cu2+制得壳聚糖Cu2+络合物，然后使用戊二醛进行交联，制得具有Cu2+模板离子孔穴的交联壳聚糖树脂。实验表明，微波加热所得的交联壳聚糖，在酸性条件下不会发生软化和溶解，重复使用性能亦好，且比水浴加热制得的具有Cu2+模板离子孔穴的交联壳聚糖对铜有较大的吸附量。张名楠29等用壳聚糖与硫代乙醇酸如下反应制得巯基壳聚糖。再以巯基壳聚糖为功能单体，甲醛、乙二醛、戊二醛为交联剂合成了Pb2+交联巯基壳聚糖。并研究其合成、吸附和洗脱条件，结果表明：戊二醛交联效果最好，合成的分子印迹聚合物抗酸性提高了，且在有其它金属离子干扰的条件下保留了对Pb2+良好的吸附性和识别选择性。1.3 水溶性离子印记交联壳聚糖研究意义目前对水溶性交联壳聚糖的研究还很少，主要集中在离子印记交联壳聚糖和低分子量壳聚糖的研究。离子印记壳聚糖有较好的稳定性，以及良好的对模板离子和相似离子的吸附性。但活性较差。低分子量壳聚糖有很好的生物活性。低分子量壳聚糖因其独特的性能，而在农业、医药、抗菌、化妆品、食品等方面取得了广泛的应用。但其稳定性较差，没有良好的耐受性。本实验涉及水溶性交联壳聚糖，通过分子印记技术，选择与U6+离子半径相同的Cu2+为印记离子，与戊二醛分子得到交联壳聚糖，利用过氧化氢氧化水解得到水溶性交联壳聚糖。这种改性壳聚糖，具有良好的耐受性，和分散性。制备出能够特异性螯合铀离子且水溶性良好的离子印记交联壳聚糖。2 实验部分2.1 反应机理2.1.1 壳聚糖与铜离子的络合在络合反应中，壳聚糖的羟基和氨基参加反应，主要为氨基反应，研究发现为四个氨基配位一个铜离子。壳聚糖与铜离子络合的反应机理如图2-1所示。+ Cu2+图2-1 铜离子与壳聚糖络合反应机理2.1.2 交联反应采用化学交联的方法来改善壳聚糖的酸溶性。交联反应为亲核加成反应，氨基氮上的孤对电子进攻羰基碳，羰基的碳氧双键中的一个电子全给氧原子，生成碳四面体中间体。原来碳原子上的双键变成2个单键，一个连氧负原子，另一个键连-NH2R。然后氧负原子得到个一氢变成羟基，-NH2R失去一个氢，成为-NHR，接着羟基和-NHR中的氢结合脱去一分子水，而形成碳氮双键，最后就形成了亚胺，即西佛碱。壳聚糖与戊二醛反应机理如图2-2所示。图2-2 戊二醛交联壳聚糖反应机理2.1.3 降解反应降解反应，在酸性条件下进行，壳聚糖分子中的大部分-NH2与H+结合生成R-NH3+缺电子体系，使过氧化氢形成的羟自由基和部分过氧基团，主要进攻糖苷键，夺取壳聚糖的-l，4-糖苷键的l位或4位上的H原子，从而使其形成活性链，进而降解断开。交联壳聚糖降解反应机理如图2-3所示。图2-3 交联壳聚糖降解反应机理2.2 水溶性铜离子印记交联壳聚糖实验方法2.2.1 实验仪器实验中所用仪器见表2-1所列。表2-1 实验仪器一览表仪器名称型号生产厂家集热恒温加热磁力搅拌器DF101S巩义予华仪器有限责任公司超级恒温器BYZ810长沙比扬医疗器械有限公司烧杯500ml/5000ml四川蜀牛玻璃仪器公司离心机TDL-5-A上海安享科学仪器厂电子天平0.01g上海民桥精密仪器有限公司紫外可见分光光度计UNICO-UV-2802S美国尤尼科调速多用振荡器HY-2上海亚荣生化仪器厂高速离心机5415D型德国Eppendorf液体快速混合器YKH-型江西医疗器械厂2.2.2 实验药品实验中所购置的药品见表2-2所列。表2-2 实验药品及试剂药品名称规格来源壳聚糖分析纯国药集团化学试剂有限公司CuSO45H2O分析纯天津博迪化工股份有限公司冰乙酸分析纯天津永大化学试剂有限公司盐酸36.038.0%天津永大化学试剂有限公司氨水2528%石家庄试剂厂戊二醛50%天津永大化学试剂有限公司过氧化氢30%天津市东方化工厂铀标准溶液：U-23810.96g/ml由中国计量科学研究院提供，批号E070510偶氮胂IIIpH=2稀硝酸溶解配制成0.1%溶液北京化学试剂公司2，4-二硝基苯酚NaOH溶解配成1mg/ml的溶液北京化学试剂厂2.2.3 实验过程(l)称取20g壳聚糖于1000ml中烧杯，加入800ml 5%醋酸溶液，溶胀2h，再往锥形瓶中加入20g CuSO45H2O，搅拌加热60度，反应3小时，加入氨水中和，测得pH为6左右，过滤出铜络合壳聚糖，大量水洗，将没有络合的铜离子洗掉。(2)将所得的壳聚糖Cu2+络合物加入盛有800ml蒸馏水的1000ml烧杯中，加入20ml 50%的戊二醛溶液，搅拌加热80度，反应2小时，过滤得到铜离子模板交联壳聚糖，过滤的固体在大烧杯中用1.5mol/L的盐酸溶液洗涤，将络合的铜离子洗掉。（注：用稀盐酸在60度下洗涤，洗至用氨水检测不出铜离子）(3)合成水溶性模板交联壳聚糖，将过氧化氧溶液，加入模板交联壳聚糖，加热80度，搅拌，反应至无固体不溶物。然后放置到室温，慢慢加入到无水乙醇中。得到的固体，过滤为水溶性的模板交联壳聚糖。2.2.4 实验现象实验中的颜色反应非常明显，各步都有其独特的颜色。如图2-4所示。图2-4 各阶段实验现象注：A壳聚糖；B溶胀后；C铜络合后；D调节pH值后；E戊二醛交联后；F降解后；G乙醇萃取后壳聚糖是白色略显黄色的粉状固体，用5%醋酸溶液溶胀后，成为浅褐色透明胶状液体。络合后成为浅蓝色不溶物。在常温调节pH值至6，反应物变成深蓝色。用清水洗去未络合的铜离子，加入戊二醛反应后，形成褐色的复合高分子西佛碱。加入过氧化氢，反应至溶解，形成淡黄绿色液体。待降到室温后加入过量的乙醇，析出大量白色固体。2.2.5 红外表征2.2.5.1 铜离子络合壳聚糖实验中对硫酸铜与壳聚糖络合产物，铜离子络合壳聚糖进行了红外光谱分析，并与壳聚糖红外光谱图进行对比如图2-5所示。图2-5 铜离子络合壳聚糖红外谱图由图2-5铜离子络合壳聚糖红外谱图可以看出，位于壳聚糖与铜离子络合壳聚糖的红外光谱特征吸收峰的形状、位置及强度均有明显的差异。壳聚糖的3360cm-1和3310cm-1的-NH2吸收峰，在配位物中这两个谱带都向低频区伸展，呈现强而宽的谱峰，壳聚糖的位于1590cm-1和665cm-1分别属于N-H面内弯曲和面外弯曲的两个谱带，在配合物中分别移向低频位移置1580cm-1和650cm-1。这两个事实说明配合物中壳聚糖的氨基N与Cu2+发生了配位反应，从而削弱了N-H键。壳聚糖的C-O和C-N特征谱带位于1080cm-1和1035cm-1处，铜离子络合壳聚糖的这两个谱带却明显的增宽，处在1100cm-11030cm-1范围内，1080cm-1峰向高频区位移了，这是壳聚糖分子链上的部分二级羟基脱质子并将电子给予了氧原子，导致C-O键健力常数变大，形成了O-Cu2+配位键，1035cm-1峰向低频位移，表明配合物中壳聚糖的另一部分二级羟基氧与氨基氧与Cu2+发生配位作用。1643.18cm-1处的振动峰被认为是乙酰基的特征吸收峰，这是由于实验所用的壳聚糖中有少量乙酰基存在所引起的。2.2.5.2 铜离子模板交联壳聚糖戊二醛与壳聚糖交联后与原料壳聚糖的红外谱图如图2-6所示。图2-6 铜离子模板交联壳聚糖红外谱图由图2-6铜离子模板交联壳聚糖红外谱图看出，在交联壳聚糖图谱中可以发现许多变化1666cm-1处有一个很强的新生峰，是由C=N基团的伸展振动所引起的，表明在戊二醛羰基基团和-NH2之间发生了Schiff碱反应。在1110cm-1处可观察到一个较弱的新特征峰，它来自于C-O-C-O-C基团的伸展振动，这表明戊二醛中的羰基亦与壳聚糖葡萄糖胺环上的羟基发生了缩醛化反应。缩醛的特征峰应该出现在交联壳聚糖纤维红外光谱图中的1105cm-11116cm-1区间，因此1110cm-1特征峰的存在说明交联反应不仅发生在戊二醛和伯胺之间，还发生在戊二醛与羟基之间。但是此处峰强比1666cm-1处（Schiff 碱特征峰）弱得多，表明在交联反应中Schiff碱反应占主导地位。2.2.5.3 水溶性铜离子印记交联壳聚糖过氧化氢降解交联壳聚糖后，所得产品水溶性铜离子印记交联壳聚糖红外谱图与交联壳聚糖红外光谱图进行对比，如图2-7所示。图2-7 水溶性铜离子印记交联壳聚糖红外谱图由图2-7水溶性铜离子印记交联壳聚糖与铜离子印记交联壳聚糖的红外谱图比较可以看出，-NH2、-OH特征峰依然存在，且降解后交联壳聚糖的-N-H剪式振动峰和-NH2伸缩振动峰较未降解壳聚糖更明显。由此说明降解后交联壳聚糖单元基本结构没有发生明显变化，只是糖苷键断裂，分子量降低，氢键作用减弱，某些特征吸收峰变强。但是壳聚糖降解后：OH和-NH的伸缩振动吸收稍有减弱，这是由于壳聚糖分子中存在着大量的链内、链间氢键，降解后，大量分子链的断裂可能使链内、链间氢键减少，结晶度降低，进而使其伸缩峰强度发生一定变化。1100cm-1处的峰向低波数移动且强度增强，这可能是由于降解过程中因糖苷键断裂使其数量与分布发生变化所致599cm-1与1602cm-1处对应的N-H吸收峰变强，并且599cm-1处的峰向低频移动，同时，-NH的弯曲振动吸收峰峰形变宽且向高频移动，说明降解后壳聚糖分子间和分子内的氢键被削弱，分子的结晶性降低，使游离的氨基的特征明显，另外，对照原始壳聚糖观察低聚壳聚糖在1500至1700cm-1处的吸收峰，可以发现低聚壳聚糖在1632cm-1处发现了新的吸收峰，该吸收峰对应于C=O的吸收，说明降解后的壳聚糖的分子结构中存在羧基或羰基。这也证实壳聚糖降解后产生了新的端基。2.2.6 制备条件的优化2.2.6.1 pH值对铜离子洗涤的影响在络合反应结束后，将络合壳聚糖分为两等份，分别编号1、2。编号为1的那组不进行pH值调节，测得pH值为2；编号为2的那组在室温调节pH值至6。2.2.6.2 温度对铜离子洗涤的影响1、未络合铜离子洗涤温度（1）调络合壳聚糖pH值至6，还在60下洗涤。（2）调络合壳聚糖pH值至6，在常温下洗涤。2、络合铜离子洗涤温度（1）用1.5mol/LHCl溶液在常温下洗涤。（2）用1.5mol/LHCl溶液在60下洗涤。（3）用1.5mol/LHCl溶液在80下洗涤。2.2.6.3 戊二醛用量的影响用25g壳聚糖制成铜离子络合壳聚糖，等分为五份。分别加入10ml、7.5ml、5ml、2.5ml、1.0ml50%浓度50%的戊二醛，在80条件下反应，研究戊二醛用量的影响。2.2.6.4 过氧化氢降解交联壳聚糖条件的优化20g壳聚糖为原料探究过氧化氢用量、反应时间、反应温度对交联壳聚糖降解的影响。2.2.6.5 萃取剂的选择用25g壳聚糖制成水溶性交联壳聚糖，溶液等分为五份，每份约30ml，分别编号A、B、C、D、E。向A加入150ml的甲醇；向B加入150ml乙醇；向C加入150ml异丙醇；向D加入150ml丙酮；向D加入150ml乙酸。2.2.7 水溶性铜离子印记交联壳聚糖条件的确定2.2.7.1 pH值对铜离子洗涤的影响实验发现，不进行pH值调节的铜离子络合壳聚糖在离心后剩余固体颜色为浅蓝色，进行pH值调节的铜离子络合壳聚糖颜色为深蓝色。说明，络合是不稳定的，铜离子在pH值为6左右时，能较稳定的与壳聚糖配位，在离心时络合壳聚糖可不被破坏。2.2.7.2 温度对铜离子洗涤的影响1、未络合铜离子洗涤温度对比发现，在60洗涤未络合壳聚糖，制得的产品产量大于在常温洗涤的。且溶解性不好。因为，在60洗涤可将络合铜离子洗去，与氨基配位就少。在后续反应中，形成的铜离子印记交联壳聚糖，戊二醛可反应的氨基多，分子结构稳定，酸洗损失少。过氧化氢降解不充分。产品流失少，所以产量大于在常温洗涤的未络合壳聚糖制得的产品。2、络合铜离子洗涤温度本次洗涤的目的是将络合的铜离子洗去，在常温条件下洗涤，所制得的水溶性铜离子印记交联壳聚糖色泽不纯，显浅绿色。因为，壳聚糖含有的氨基、羟基被铜离子占用，壳聚糖的高吸附性不能体现出来。在80下洗涤，因使用1.5mol/L HCl溶液洗涤，酸性强。再过高的温度下，交联壳聚糖出现分解，损失严重。产品产量减少。在60下洗涤，既能保证将络合铜离子洗去，还能保证交联壳聚糖对酸稳定，损失少。2.2.7.3 戊二醛的用量戊二醛的作用是与壳聚糖反应，生成复合高分子西佛碱。加10ml戊二醛的实验，在用过氧化氢降解那一部时，未形成溶液，总有固体不溶物；加入7.5ml的实验，虽然在与过氧化氢反应时，溶解了，但用乙醇萃取出的产品不能溶于水；加5ml、2.5ml、1.0ml戊二醛的三组实验，制得的产品都溶于水，然而，加2.5ml、1.0ml的两组，产品质量太低；加5ml戊二醛的一组，产品既能溶于水，而且产品质量较高，是较为理想的条件。表2-3 戊二醛用量结果ABCDE 壳聚糖 5g 硫酸铜 5g戊二醛10ml7.5ml5ml2.5ml1ml过氧化氢50ml反应时间8h5h2.5h40min10min水溶性不溶溶溶溶产品质量4.0975g2.7462g1.6330g1.1737g2.2.7.4 过氧化氢降解交联壳聚糖条件的优化过氧化氢降解交联壳聚糖条件的对比试验结果如图2-8所示。图2-8 降解条件的优化注：a反应温度的影响、b过氧化氢用量的影响、c反应时间的影响由对比试验可知80下用200ml过氧化氢降解交联壳聚糖2.5h，制得水溶性较好的铜离子印记交联壳聚糖。2.2.7.5 萃取剂的选择当分别加入所选试剂后发现见表2-4，加入甲醇和乙酸的两组实验无固体析出，加入乙醇、异丙醇、丙酮的三组实验有固体不溶物析出。分析认为，甲醇、乙酸为极性溶剂或认为有较强极性，乙醇、异丙醇、丙酮为非极性溶剂，水溶性铜离子印记交联壳聚糖可溶于极性溶剂。表2-4 萃取剂影响萃取剂产品质量外观乙醇5.4042g白色粉末异丙醇5.2104g浅灰色粉末丙酮5.1173g淡黄色固体颗粒综合考虑萃取剂，认为萃取剂应当使用乙醇，因为，异丙醇价格昂贵，不能大规模投入使用，丙酮太易挥发，操作不便，且有毒性。乙醇来源广泛，价格适中，挥发度较丙酮小且高于异丙醇，方便操作。2.3 壳聚糖衍生物对铀的螯合率的测定利用离子印记技术对壳聚糖进行交联修饰，形成一系列有特定印记空穴、螯合铀效率高的低聚水溶性壳聚糖衍生物，使其特异地与UO22+形成稳定的螯合物，进行铀螯合率测定。2.3.1 详细流程：偶氮胂III分光光度法2.3.1.1 铀溶液标准工作曲线绘制根据水中微量铀浓度的测定的国家标准，先尝试用铀标准溶液l0g/ml，配制一系列0.00，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00g/ml铀溶液各1