本發明專利技術公開了一種在離子液體中酶催化回收脂肪族聚酯及其再聚合方法，回收方法包括：將脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水加入錐形瓶，進行超聲處理；然后加入脂肪酶恒溫反應4~48h；過濾，回收酶，濾液加入三氯甲烷、甲苯、四氫呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解產物，靜置分層，分液，得到降解產物溶液，并回收離子液體；降解產物溶液減壓蒸餾，得到淡黃色液體即為降解產物。本發明專利技術方法分別采用綠色環保、可重復回收利用的離子液體和酶作為溶劑和催化劑，能夠快速有效地將脂肪族聚酯進行酶解，并采用相同的溶劑與催化劑對降解產物進行再聚合，反應條件溫和，再聚合產物相對分子質量較高，分子量分布較窄，離子液體和酶可循環使用，綠色環保。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于脂肪族聚酯的化學回收與再利用的
，特別涉及一種在離子液體中利用固定化酶催化回收脂肪族聚酯并再聚合的方法。
技術介紹
脂肪族聚酯是一類主鏈由脂肪族結構單元通過易水解的酯鍵連接而成的高分子化合物，因其易被自然界存在的微生物或它們代謝的生物酶降解而具有良好的生物降解性和生物相容性，自問世以來，便受到國內外學者的廣泛關注。脂肪族聚酯的應用范圍廣泛，不僅可用作高分子塑化劑，還用于生物醫用材料、包裝材料、農用塑料、一次性餐具等許多領域。此類材料使用后可進行微生物降解，最終變成二氧化碳和水。隨著全球石油資源的緊缺，石油化工產品的循環利用勢在必行。若將使用后的脂肪族聚酯直接降解為二氧化碳和水，雖然利于環境保護，但是不利于石油資源的節約利用。然而，利用脂肪族聚酯可被微生物降解的特點，將其通過化學回收與再利用的方法進行循環，避免其快速回歸大自然，則在資源的循環利用方面具有重要意義。目前，已有報道指出，在有機溶劑中可利用生物酶將脂肪族聚酯降解為低聚物或單體，從而實現化學回收，并利用低聚物進行再聚合，重新得到高分子量的脂肪族聚酯，從而實現循環利用。此類方法多采用甲苯、乙腈、四氫呋喃等毒性較大的有機溶劑，用量大，且不利于環保。因此，引入新方法來改善現有回收方法的弊端，并開發有效的再聚合方法，實現脂肪族聚酯的循環再利用具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術提出了一種 在離子液體中酶催化回收脂肪族聚酯及其再聚合方法；該方法分別采用綠色環保、可重復回收利用的離子液體和酶作為溶劑和催化劑，將脂肪族聚酯進行酶解反應，并采用相同的溶劑與催化劑對降解產物進行再聚合，條件溫和，可循環使用，綠色環保。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案:一種在離子液體中酶催化回收脂肪族聚酯的方法，包括如下步驟:a)將待回收脂肪族聚酯粉碎成粉末，并干燥處理；b)將脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水加入錐形瓶，在2(TlO(rC下進行超聲處理5 45min ；c)將脂肪酶加入超聲后的反應混合物中，密封錐形瓶，放入恒溫反應設備，在4(TlO(TC下，反應4 48h，結束反應；d)過濾，回收酶，濾液加入三氯甲烷、甲苯、四氫呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解產物，靜置分層，分液，得到降解產物溶液，并回收離子液體；e)降解產物溶液在3(T120°C下進行減壓蒸餾，得到淡黃色液體即為降解產物；其中，脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水和脂肪酶的質量份數之比為1:(廣100):(0.01 10):(0.01 5)。本專利技術進一步的改進在于:步驟a)中所述脂肪族聚酯由二元酸、二元酸酯或二元酸酐中一種與二元醇縮聚而成，或由兩種或兩種以上不同結構二元酸、二元酸酯或二元酸酐與兩種或兩種以上不同結構二元醇共聚而成。本專利技術進一步的改進在于:脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水和脂肪酶的質量份數之比為1:(30^85): (0.5 10): (0.5 5)。本專利技術進一步的改進在于:步驟a)中所述干燥處理為25°C下真空干燥24h。本專利技術進一步的改進在于:步驟b)中所述離子液體的陰離子基團為Br' HSO4'BF4'PF6' (CF3SO2)2N^NCV 中一種，陽離子基團為[BPy] > [HNEt3]、[BMim]、[MMim]中一種。本專利技術進一步的改進在于:步驟c)中所述脂肪酶為固定化的南極假絲酵母脂肪酶、固定化的豬胰脂肪酶或固定化的洋蔥假單胞菌脂肪酶。一種在離子液體中酶催化再聚合降解產物的方法，包括如下步驟:a)將降解產物、離子液體、脂肪酶、蒸餾水加入反應器，攪拌，在4(TlO(rC下進行常壓反應，反應3 12h后減壓至真空度為-40(T-750mmHg，繼續反應f 30h，結束反應；b)將步驟a)反應后所得混合物過濾，回收酶，加入三氯甲烷或四氫呋喃溶解或萃取，回收離子液體，產物溶液加入甲醇、乙醇或水沉淀，抽濾，濾餅洗滌后真空干燥，即得再聚合產物；其中，降解產物、離子液體、脂肪酶、蒸餾水的質量比為1:0.5 20:0.0Γ5:0.01 5。本專利技術進一步的改進在于:步驟a)中所述降解產物為二元酸、二元酸酯或二元酸酐中一種與二元醇縮聚而成的聚酯的降解產物，或為兩種或兩種以上不同結構二元酸、二元酸酯或二元酸酐與兩種或兩種以上不同結構二元醇共聚而成聚酯的降解產物。本專利技術進一步的改進在于:步驟a)中所述離子液體的陰離子基團為Br' HSO4'BF4'PF6' (CF3SO2)2N^NCV 中一種，陽離子基團為[BPy] > [HNEt3]、[BMim]、[MMim]中一種。本專利技術進一步的改進在于:步驟a)中所述脂肪酶為固定化的南極假絲酵母脂肪酶、固定化的豬胰脂肪酶、固定化的洋蔥假單胞菌脂肪酶或固定化的角質酶。本專利技術進一步的改進在于:降解產物、離子液體、脂肪酶、蒸餾水的質量比為1:5 18:0.3 1:0.Γ0.5。本專利技術進一步的改進在于:步驟a)中減壓為經過f2h逐漸減壓至真空度為-400 -750mmHg。采用本專利技術的回收及再利用方法，具有以下優點:I)采用離子液體作為溶劑，不僅可以替代毒性較大有機溶劑，還可回收利用，并有效保 持酶活性，提高催化效率；2)利用酶催化的專一性，可控制降解產物結構，使降解產物組分更少，有利于再聚合； 3)采用降解產物直接再聚合，實現了脂肪族聚酯廢棄物的有效利用。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術的合成方法進一步詳細說明。實施例1:本專利技術，包括以下步驟:a)將聚丁二酸丁二醇酯粉碎成粉末，并于25°C下真空干燥24h ；b)按質量比將I份聚丁二酸丁二醇酯粉末、50份[BMim]PF6、I份蒸餾水加入錐形瓶，在40°C下進行超聲處理30min，超聲波頻率為50Hz ；c)按質量比將I份固定化豬胰脂肪酶加入超聲后的反應混合物中，密封錐形瓶，放入恒溫反應設備，在90°C下，反應24h，結束反應；d)過濾，回收酶，濾液加入三氯甲烷萃取降解產物，靜置分層，分液，得到降解產物溶液，并回收離子液體；e)降解產物溶液在40°C下進行減壓蒸餾，得到淡黃色液體即為降解產物。本實施例的效果是:降解率可達100%，降解產物數均相對分子質量小于800，產率為 94%ο實施例2:a)將聚己二酸丁二醇酯粉碎成粉末，并于25°C下真空干燥24h ； b)按質量比將I份聚己二酸丁二醇酯粉末、30份[MMim]PF6、0.5份蒸餾水加入錐形瓶，在60°C下進行超聲處理lOmin，超聲波頻率為IOOHz ；c)按質量比將0.5份固定化豬胰脂肪酶加入超聲后的反應混合物中，密封錐形瓶，放入恒溫反應設備，在70°C下，反應18h，結束反應；d)過濾，回收酶，濾液加入四氫呋喃萃取降解產物，靜置分層，分液，得到降解產物溶液，并回收離子液體；e)降解產物溶液在30°C下進行減壓蒸餾，得到淡黃色液體即為降解產物。本實施例的效果是:降解率可達100%，降解產物數均相對分子質量小于1000，產率為95%。實施例3:a)將聚己二酸-Co- 丁二酸丁二醇酯粉碎成粉末，并于25°C下真空干燥24h ；b)按質量比將I份聚己二酸-Co- 丁二酸丁二醇酯粉末、I份[BMim]PF6、0.0l份蒸餾水加入錐形瓶，在20°C下進行超聲處理20min，超聲波頻率為80Hz ；c)按質量比將0.0l份固定化豬本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種在離子液體中酶催化回收脂肪族聚酯的方法，其特征在于，包括如下步驟：a）將待回收脂肪族聚酯粉碎成粉末，并干燥處理；b）將脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水加入錐形瓶，在20~100℃下進行超聲處理5~45min；c）將脂肪酶加入超聲后的反應混合物中，密封錐形瓶，放入恒溫反應設備，在40~100℃下，反應4~48h，結束反應；d）過濾，回收酶，濾液加入三氯甲烷、甲苯、四氫呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解產物，靜置分層，分液，得到降解產物溶液，并回收離子液體；e）降解產物溶液在30~120℃下進行減壓蒸餾，得到淡黃色液體即為降解產物；其中，脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水和脂肪酶的質量份數之比為1：（1~100）：（0.01~10）：（0.01~5）。
【技術特征摘要】
1.一種在離子液體中酶催化回收脂肪族聚酯的方法，其特征在于，包括如下步驟: a)將待回收脂肪族聚酯粉碎成粉末，并干燥處理； b)將脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水加入錐形瓶，在20~lO0℃下進行超聲處理5 45min ； c)將脂肪酶加入超聲后的反應混合物中，密封錐形瓶，放入恒溫反應設備，在40~100°c下，反應4 48h,結束反應； d)過濾，回收酶，濾液加入三氯甲烷、甲苯、四氫呋喃、乙醇、丙酮或水萃取降解產物，靜置分層，分液，得到降解產物溶液，并回收離子液體； e)降解產物溶液在3(T12(TC下進行減壓蒸餾，得到淡黃色液體即為降解產物； 其中，脂肪族聚酯粉末、離子液體、蒸餾水和脂肪酶的質量份數之比為1:(1~100):(0.0l 10):(0.01 5)。2.如權利要求1所述方法，其特征在于:步驟a)中所述脂肪族聚酯由二元酸、二元酸酯或二元酸酐中一種與二元醇縮聚而成，或由兩種或兩種以上不同結構二元酸、二元酸酯或二元酸酐與兩種或兩種以上不同結構二元醇共聚而成。3.如權利要求1所述方法，其特征在于:步驟b)中所述離子液體的陰離子基團為Br—、HSO4'BF4_、PF6' (CF3SO2)2N^NCV 中一種，陽離子基團為[BPy]、[HNEt3]、[BMim]、[MMim]中一種。4.如權利要求1中所述方法，其特征在于:步驟c)中所述脂肪酶為固定化的南極假絲酵母脂肪酶、固定化的豬胰脂肪酶或固定化的洋蔥假單胞菌脂肪酶。5.一種在離子液體中酶催化再聚合降解產物的方法，其特征在于，包括如...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張敏，趙瑩，李成濤，
申請(專利權)人：陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：
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