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CN115569635A - 一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂及其制备方法 - Google Patents

一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂及其制备方法 Download PDF

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CN115569635A
CN115569635A CN202211220283.1A CN202211220283A CN115569635A CN 115569635 A CN115569635 A CN 115569635A CN 202211220283 A CN202211220283 A CN 202211220283A CN 115569635 A CN115569635 A CN 115569635A
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CN
China
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formaldehyde
amino acid
eutectic solvent
deep eutectic
amino
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Pending
Application number
CN202211220283.1A
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English (en)
Inventor
连海兰
肖俊
梁星宇
李晓玉
许斌
徐长妍
潘明珠
夏常磊
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Nanjing Forestry University
Original Assignee
Nanjing Forestry University
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Publication date
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    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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Abstract

本发明公开了一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂及其制备方法，将氨基酸与多元醇在预定温度下加热搅拌形成均一透明液体，无需进一步纯化即得到所述低共熔溶剂。本发明所述的氨基酸基低共熔溶剂可以通过氨基酸中氨基和羧基官能团以及多元醇中大量醇羟基与甲醛形成多重氢键作用，结合其内部存在的大量动态氢键网络，协同促进甲醛的高效吸附，同时氨基酸中氨基与甲醛可以发生反应，将甲醛转化为无毒物质。本发明具有原料成本低廉，合成步骤简单，易于规模化制备，使用灵活方便等优点，氨基酸中氨基与甲醛可以发生化学反应将部分甲醛转化为无毒物质CO2和H2O。

Description

一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂及其制备方法
技术领域
本发明属于气体分离与净化技术领域，具体涉及一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂及其制备方法，由既可作为氢键供体也可作为受体的氨基酸，与配体多元醇组成的低共熔溶剂作为吸附剂，通过氨基酸中氨基、羧基以及多元醇中醇羟基与甲醛存在的多重氢键作用以及化学反应，实现对甲醛的高效吸附转化。
背景技术
甲醛是一种严重危害人类身体健康的化学污染物，过量的甲醛吸入会诱发人体的多种器官和系统产生病变导致一系列疾病的出现。在室内装修时使用含甲醛的材料以及家具不可避免地导致室内甲醛含量超标，如何经济高效的去除室内游离甲醛成为人们急需解决的问题。目前甲醛的去除方法主要有吸附法、金属催化氧化法、光催化降解法、生物去除法。其中吸附法操作简单、适用性强，是治理室内甲醛最常用且极具发展前景的方法等。然而常用的甲醛吸附剂如普通碳材料，活性炭、石墨烯等，吸附容量不够高，很容易达到饱和，且容易受到外界温度、湿度以及压力的影响而脱附造成二次污染。而像金属有机框架和多孔有机聚合物等新型吸附材料所需的复杂制备工艺与制备成本，则成为了限制其在甲醛去除领域发展的重要因素。
低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvent,简称DES)是一类新型绿色溶剂，具有低蒸汽压、低比热、性质稳定且结构高度可调等特性，同时DES合成过程简单、成本低并且无毒性、可生物降解。由于DES的高度可设计性，通过调控DES的组分向其中引入氨基、羟基、酰胺基等功能基团，便可以制得与甲醛具有高亲和性的吸附剂。DES不仅可以通过氢键作用稳定的吸附甲醛，还能在一定程度上与甲醛发生化学反应，将其部分转化为无毒物质。但目前并未有将低共熔溶剂用于甲醛吸附的类似的研究报导。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种绿色环保、制备工艺简单且适用性强的高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂及其制备方法。
实现上述目的的技术解决方案为：
一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂，
所述低共熔溶剂由作为氢键供体或受体的氨基酸，与配体多元醇结合而成。
一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂的制备方法，
将氨基酸与多元醇在预定温度下加热搅拌形成均一透明液体，无需进一步纯化即得到所述低共熔溶剂。
进一步地，所述氨基酸与多元醇的摩尔比为1：3～1：10。
进一步地，所述预定温度为80～120℃。
进一步地，所述加热的方式为油浴。
进一步地，所述油浴温度为100℃，搅拌时间为1h。
进一步地，所述氨基酸包括精氨酸、赖氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和缬氨酸。
进一步地，所述多元醇包括乙二醇、甘油、二乙二醇、丙二醇、丁二醇。
一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂，所述低共熔溶剂采用上述的制备方法制备得到。
一种高效吸附甲醛的方法，采用上述的低共熔溶剂吸附甲醛。
本发明所述的氨基酸基低共熔溶剂可以通过氨基酸中氨基和羧基官能团以及多元醇中大量醇羟基与甲醛形成多重氢键作用，结合其内部存在的大量动态氢键网络，协同促进甲醛的高效吸附，同时氨基酸中氨基与甲醛可以发生反应，将甲醛转化为无毒物质。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
(1)本发明首创地提出通过氨基酸中氨基和羧基官能团以及多元醇中大量醇羟基与甲醛形成多重氢键作用结合其内部存在的大量动态氢键网络，通过这种低共熔溶剂实现高效稳定的甲醛吸附的构思和方案。
(2)本发明具有原料成本低廉，合成步骤简单，易于规模化制备，使用灵活方便等优点。
(3)氨基酸中氨基与甲醛可以发生化学反应将部分甲醛转化为无毒物质CO2和H2O。
附图说明：
图1为本发明实施例1中精氨酸/丙三醇低共熔溶剂与甲醛分子的多重氢键吸附构型图。
具体实施方式：
结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
(1)将精氨酸与丙三醇在80℃下干燥24h去除水分，分别称取0.1mol精氨酸与0.5mol丙三醇加入圆底烧瓶中，将两者混合均匀后在100℃油浴下加热搅拌1h即可得到均相透明的精氨酸/丙三醇低共熔溶剂。随后冷却至室温，置于干燥器中存储备用。
(2)氨基酸基低共熔溶剂吸附甲醛能力的测定是参照《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》(GB/T 17657-2013)中所规定的干燥器法测定甲醛释放量方法，测试对象是以脲醛树脂做为胶黏剂制备的杨木胶合板，测试时对比了干燥器内放与不放本发明的氨基酸低共熔溶剂时的甲醛释放量，通过计算得到3.0g精氨酸与丙三醇摩尔比1:5时制备的低共熔溶剂在实验条件下吸附了55％的甲醛。
对比例1(单独丙三醇)
(1)本对比例中丙三醇吸附甲醛能力的测定是参照《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》(GB/T 17657-2013)中所规定的干燥器法测定甲醛释放量方法，测试对象是以脲醛树脂做为胶黏剂制备的杨木胶合板，测试时对比了干燥器内放与不放丙三醇时的甲醛释放量，通过计算得到3.0g丙三醇在实验条件下吸附了22％的甲醛。
对比例2(单独精氨酸)
(1)本对比例中精氨酸吸附甲醛能力的测定是参照《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》(GB/T 17657-2013)中所规定的干燥器法测定甲醛释放量方法，测试对象是以脲醛树脂做为胶黏剂制备的杨木胶合板，测试时对比了干燥器内放与不放精氨酸时的甲醛释放量，通过计算得到3.0g精氨酸在实验条件下吸附了24％的甲醛。
由上述实施例和对比例可以发现，采用本发明的DES对甲醛的吸收效果分别是单独用丙三醇和精氨酸吸附甲醛的2.5倍和2.3倍。
图1为本发明实施例1中精氨酸/丙三醇低共熔溶剂与甲醛分子的多重氢键吸附构型示意。其中氨基酸中的氨基基团与丙三醇中的羟基基团通过多重氢键相互作用吸附甲醛分子，同时低共熔溶剂内部存在着大量动态氢键网络(图中未标代号的虚线部分)，使这种低共熔溶剂能够高效稳定的吸附甲醛。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (10)

1.一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂，其特征在于，
所述低共熔溶剂由既可作为氢键供体也可作为受体的氨基酸，与配体多元醇结合而成。
2.一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂的制备方法，其特征在于，
将氨基酸与多元醇在预定温度下加热搅拌形成均一透明液体即为所述低共熔溶剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述氨基酸与多元醇的摩尔比为1：3～1：10。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述预定温度为80～120℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热的方式为油浴。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述油浴温度为100℃，搅拌时间为1h。
7.根据权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，所述氨基酸包括精氨酸、赖氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和缬氨酸。
8.根据权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，所述多元醇包括乙二醇、甘油、二乙二醇、丙二醇、丁二醇。
9.一种高效吸附甲醛的氨基酸基低共熔溶剂，其特征在于，所述低共熔溶剂采用权利要求2-8任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种高效吸附甲醛的方法，其特征在于，采用权利要求9所述的低共熔溶剂吸附甲醛。
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