膨張したキチン発泡体の調製と水性銅の除去における使用

チチンは機械的に堅牢で化学的に不活性な生体高分子であり、^自然量1のセルロースに次ぐ。これは、節足動物の外骨格と真菌と酵母²の細胞壁における主要な成分です。キチンはセルロースに似ているが、各モノマーの1つのヒドロキシル基をアセチルアミン基に置換した(図1A、B)。この差は、隣接するポリマー鎖間の水素結合の強度を増加させ、その特徴的な構造的弾性と化学的不活性度^2、3を与える。その特性と豊富さのために、チチンは重要な産業と学術的関心を集めています。組織成長^4、5、6、複合材料^{7、8、9、10、11}の成分、および吸着剤および触媒11、12、13、14のサポートとして研究されている。その化学的安定性は、特に、キチンを一般的な吸着剤¹⁴に不快な条件を伴う吸着用途にとって魅力的なものとする。また、アミン基の豊富さは、キチンを金属イオン¹⁵に対する効果的な吸着剤にする。しかし、酸性条件下でのアミン基のプロトネーションは、キチン¹⁶の金属吸着能を低下させる。成功した戦略は、プロトネーション^17、18に対してより耐性の吸着部位を導入^{することです}。代わりに、本明細書では、キチン中の吸着部位の数を増加させる単純な方法について説明する。

図 1.化学構造。 (A) セルロース、 (B) キチン, (C) キトサン. ここをクリックして、この図の大きなバージョンを表示してください。

その多くの潜在的な用途にもかかわらず、チチンは十分に利用されていない。キチン加工は、ほとんどの溶剤に対する溶解度が低いため、困難です。触媒および吸着におけるその使用の重要な制限は、その低比表面積である。典型的な炭素および金属酸化物支持体は、10²-10³ m²/gの順序で比表面積を有するが、商業キチンフレークは10m²/g 19、20、21の順序で表面積を有する。発泡体にキチンを拡大する方法は存在するが、それらは常に高温および圧力、強い酸および塩基、または重要な入り口の障壁^{5、21、22、23、24、25}を表す特殊な装置に依存する。また、これらの方法はキトサンを形成するためにキチンを脱アセチル化する傾向がある(図1C)−より可溶性で反応性のバイオポリマー^{5、25、26。}

本明細書において、キチンを固体発泡体に拡大し、その比表面積および吸着能力を高め、その化学的完全性を維持する方法について記載されている。この方法は、チチンゲル内からのガスの急速な進化に依存し、特殊な機器を必要としません。膨張したキチンの吸着能力の増大は、水性^Cu2+-局所地下水²⁶における一般的な汚染物質で実証される。

表 1.材料特性の概要。 チチン発泡体は、清楚なチチンフレークに対して結晶性と結晶サイズが低い。しかし、チチンフォームの比表面積とCu取り込みは、きちんとしたチチンフレークのそれよりも比例して高くなっています。