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7220-79-3 / 亚甲基蓝的制备

背景及概述[1][2]

纺织、造纸、印刷、医药、化妆品等行业的迅速发展促进了染料的大量使用,据不完全统计,目前使用的染料就有10万种之多,然而,约有10~15%的染料在其制备和使用过程中被释放到环境中。

这些染料都是有机物,进入水体后阻碍水体透光性,减缓水生植物的光合作用和生长,降低水中气体的溶解,破坏水生生态系统;同时,染料颜色鲜艳,溶入水中、土壤、大气或者生活环境中,给人造成感官上的污染,此外,许多染料被怀疑具有致癌、致突变和毒性,因此,染料废水的治理工作受到了人们的广泛关注;亚甲基蓝是一种广泛应用的阳离子染料,又称碱性染料和盐基染料,主要用于腈纶纤维染色,其造成的废水污染具有强度高、色光鲜艳、难降解等去除难点,是染料废水中常见污染物之一。

亚甲基蓝分子式C16H18ClSN3,三水合物为墨绿色结晶,有铜的光泽。UVλmax609、668nm。易溶于水,溶于乙醇(溶液为天蓝色)、氯仿,不溶于醚和苯,加入稀硫酸及锌则褪色,但加入氢氧化铵迅速恢复。可由4-二甲基氨基苯胺和硫代硫酸反应制得亚甲基蓝。亚甲基蓝可作指示剂成分之一,也是生物体染色剂。

结构

亚甲基蓝的制备

应用[3]

亚甲基蓝可用于麻、蚕丝织物、纸张的染色和竹、木的着色。还可用于制造墨水和色淀及生物、细菌组织的染色等方面。它可与碱性紫5BN和黄糊精以78:13:9的比例拼混成碱性品蓝。此外,有研究表明亚甲基蓝(MB),具有一种共面、多环的刚性结构。MB作为一种阳离子有机染料,可以作为指示剂用于鉴别生命大分子,如DNA和牛血清白蛋白(BSA)。

目前,很多研究者已经进行了大量关于溶液中MB与DNA、BSA间相互作用的研究,发现MB通过静电作用、嵌入作用或π- π堆积作用作用识别标记DNA或BSA,在生物光电分析领域有广泛的应用前景。然而,大多数MB在溶液中是以单体或者二聚体的形式存在的,因此可以呈现明显的荧光性能。当MB在高浓度时,其容易通过π-π共轭堆积作用形成多聚体,产生荧光自猝灭作用,导致MB多聚体的荧光强度很弱,同时MB多聚体具有较差的吸收性能。

因此,为了让MB保持较好的荧光性能和吸收性能,需要把MB多聚体分散成二聚体或单体。如有研究开发一种亚甲基蓝-牛血清白蛋白复合膜,方法是运用自铸膜法在导电玻璃片上制备MB-BSA复合膜-,具体是用缓冲溶液分别配制亚甲基蓝溶液和牛血清白蛋白溶液;将亚甲基蓝溶液和牛血清白蛋白溶液混合,在室温下手动强烈振荡后,转移至底面为ITO导电玻璃的容器中,干燥除去溶剂,制得亚甲基蓝。牛血清白蛋白复合膜,当亚甲基蓝溶液中的甲基蓝与牛血清白蛋白溶液中的牛血清白蛋白的摩尔比为1:0.625。

该方法不仅具有操作简单、成本低廉、生物相容性好的特点,而且所制备的复合膜显示出优秀的可见光吸收性能,可以作为光阴极反应的媒介体以改善燃料电池的性能。

制备[2][5]

方法1:由N,N-二甲基苯胺进行亚硝化,经还原生成对氨基二甲基苯胺,再用重铬酸纳、硫代硫酸钠进行氧化、硫化及缩合,然后用氯化锌成盐、盐析、过滤及干燥即得成品亚甲基蓝。

方法2:亚甲基蓝晶体制备。

亚甲基蓝在染色、光化学反应和疾病治疗等领域有广泛的应用,其尺寸和形状对亚甲基蓝的生产工艺和物理化学性能有一定的影响,包括产品的合成、收集、包装、运输及其在应用过程中的溶解速度、反应速度和药物治疗效果等。如作为口服药物应用时,亚甲基蓝需在胃内被还原后方可进入血液中,实现其治疗效果,因此亚甲基蓝在胃内的滞留时间成为制约其治疗效果提高的关键因素。

相比于亚甲基蓝溶液,亚甲基蓝晶体在胃中的滞留时间将大大延长,分子自晶体内部释放的时间也大大延长,可实现缓慢释放效果。如果采用亚甲基蓝晶体作为口服药物有望实现其治疗效果的优化。因此,亚甲基蓝晶体的制备显得异常重要。

亚甲基蓝晶体的制备方法,首先将硝酸钙和磷酸氢二铵分别溶于去离子水中制备得到A和B溶液,使两溶液中硝酸钙与磷酸氢二铵的摩尔比为5:3;然后用氨水分别调节两溶液的pH值,接着在B溶液中加入亚甲基蓝,并将A溶液滴加到不断搅拌着的含亚甲基蓝的B溶液中。滴加完成后,在搅拌的条件下水热反应4小时,再静置陈化12小时。

最后将反应溶液过筛,洗涤亚甲基蓝筛余物并于40℃下干燥12小时,即制备得到棒状亚甲基蓝晶体,长度为0.2~5毫米。本方法所采用的工艺简单、原料价格低且易于工业化生产。

亚甲基蓝废水处理[4]

亚甲基蓝作为废水中最常见酚类污染物,如何去除废水中的亚甲基蓝显得格外重要。有研究公开了一种亚甲基蓝染料废水的处理方法,包括以下步骤:

(1)吸附剂的制备:将氮杂大环配体、碘化钾和碳酸钾溶解于有机溶剂中,氮气保护下,加入氯基功能化的介孔二氧化硅,持续搅拌下回流反应20-40h,反应结束后冷却至室温,过滤得到产品,用乙醇和水交替洗涤2-5次,60-80℃下真空干燥12-16h,得到改性二氧化硅吸附剂;

(2)向亚甲基蓝染料废水中加入步骤(1)制得的改性二氧化硅吸附剂,并将染料废水的pH调节至5-10,在3000-5000转/分的状态下搅拌24-48h,静置过滤除去吸附有亚甲基蓝染料的吸附剂,即除去了废水中的亚甲基蓝染料。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] 朱琳;王亚;任启赟;沈湘黔.一种亚甲基蓝染料吸附剂及其制备和使用方法.CN201510251702.1,申请日20150518

[3] 朱耀婷;王奕;李红.一种亚甲基蓝-牛血清白蛋白复合膜及其制备方法和应用CN201711002224.6,申请日20171024

[4] 王文庆.一种亚甲基蓝染料废水的处理方法CN201610318660.3,申请日20160512

[5] 李成峰;葛筱璐;李国昌;王前;岳振波.一种棒状亚甲基蓝晶体的制备方法. CN201410165084.4,申请日20140424