新型生育酚分子印迹聚合材料的制备与应用研究

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生育酚,作为常见常用的一种脂溶性维生素,被FAO及WHO组织列为每日常规营养素。值得注意的是,生育酚在人体内不能自主合成,所以需要寻找其来源以满足人类的基本需求。植物油脱臭馏出物作为植物油精炼过程中副产物,富含大量的生育酚,被列为分离提取生育酚的主要原料之一。目前,关于从植物油脱臭馏出物中分离提取生育酚的常用分离方法主要包括:分子蒸馏法、酯化萃取法、柱层析法等。但以上几种方法有着耗能大、产率低等问题,为此,本文引用离子液体作为功能单体,制备了生育酚分子印迹聚合材料,并通过山茶油脱臭馏出物皂化预处理以及该印迹材料的一步固相分散萃取实验,对该分离方法的可行性进行了验证。本文的主要研究结果如下:(1)功能单体的选择与制备通过紫外全波长扫描实验以及印迹聚合材料吸附效果实验,分析甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)与两种常规单体丙烯酰胺和甲基丙烯酸对于生育酚的吸附作用。结果表明,以DMC为功能单体制备的印迹聚合材料对于α-生育酚的吸附量高达81.7 mg/g,其吸附效果远强于同期研究的另外两种功能单体制备的材料。同时,对该功能单体DMC的制备方法进行了探究,通过氯化胆碱与甲基丙烯酸进行一步酯化反应,选用三乙胺作为附酸剂,氯化锌为催化剂,丙烯酰氯作为阻聚剂,甲苯作为带水剂合成DMC。在经过正交响应面工艺优化后,得到最佳条件为:温度30℃,配料比为氯化胆碱与甲基丙烯酸物质的量比1:17,时间180 min,而在此条件下的DMC转化率达60.4%。通过傅里叶红外光谱与聚合物活性分析,结果表明,对比市场购买的DMC,该一步法合成的DMC具有实际应用价值。(2)α-生育酚分子印迹聚合材料的制备通过上述选择实验结果,选用DMC为功能单体,并以α-生育酚为模板分子,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,Si O2为基材,乙醇为溶剂本体聚合制备α-生育酚分子印迹材料(MIP),以及非印迹材料(NIP)。并通过单因素实验优化后,得到反应条件为:温度65℃,时间8 h。同时,通过对制备完成的分子印迹材料进行SEM表征的结果表明,与NIP相比,MIP形成了较大的孔穴,从微观上说明了MIP的吸附效果高于NIP的原因,且由于包覆在了Si O2表面,形成了较大的接触面积,一定程度上,为生育酚的附着提供了有利条件;通过对制备完成的分子印迹材料进行FT-IR表征的结果表明,该印迹材料对于生育酚具有较强的吸引力;通过对MIP在α-生育酚溶液中进行的动力学和热力学吸附实验结果表明,其最佳吸附条件为9 h,溶剂浓度为1.5 mg/m L;拟二级动力学和Langmuir方程分析的结果表明,该材料对于α-生育酚的吸附属于化学吸附,且吸附过程较为均匀。(3)α-生育酚分子印迹聚合物的应用通过MIP与四种生育酚的吸附实验结果表明,该印迹材料对四种生育酚均具有较强的吸附效果,且这种吸附效果无明显差异性。通过皂化前处理实验以及印迹材料的一步固相分散萃取实验,对山茶油脱臭馏出物中的生育酚进行了分离纯化,通过高效液相色谱分析,结果表明生育酚的纯度提高到了85%左右,且在吸附过程的回收率高达98.7%。通过重复性使用实验的结果表明,该印迹材料的吸附量逐渐降低,其最佳使用寿命为3次。
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