阴、阳离子型淀粉微球的制备与吸附性能研究

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淀粉是一神储量丰富、价格低廉、可生物降解的绿色化工原料。以淀粉为原料进行其改性工作在近年来显得相当活跃。淀粉交联淀粉微球是人造衍生物之一,具有来源广泛、成本低、粒度均匀、较大的比表面积和空隙率,机械强度高,大量的活性基团,且化学性质稳定,还具有生物降解性、生物相容性等优点,因此淀粉微球的制备和应用研究成为研究的热点。   本文首先以可溶性淀粉为原料,以Span60和Tween60为复配乳化剂,N.N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,在反相悬浮体系中以K2S2O8-NaHSO3引发剂合成中性淀粉微球,综合考察了制备交联高分子淀粉微球的各个单因素对微球的平均粒径以及形貌的影响,得出影响微球平均粒径的主要因素为交联剂的用量及油水两相体积比,制备的最佳外在因素条件:反应温度为60℃,反应时间为2小时,搅拌速率为600r·min-1。通过扫描电子显微镜等其它现代分析仪器对交联高分子淀粉微球进行了表征,结果表明,交联剂与可溶性淀粉发生了交联共聚反应;与可溶性淀粉相比,交联高分子淀粉微球的溶胀度降低,结晶度下降,耐热性增强;形态圆整,粒度均匀,表面粗糙,有空隙发育并且比表面积大,这就为交联高分子淀粉微球成为药物载体和工业上的废水吸附剂提供了条件。   其次在合成中性淀粉微球的基础之上,再用醚化剂GTA与中性淀粉微球反应,制得阳离子淀粉微球。并利用红外光谱、扫描电镜、粒度分析仪对阳离子淀粉微球进行了表征分析。结果表明:制备的阳离子淀粉微球形态圆整、表面粗糙、平均粒径20.2μm;红外测试表明:淀粉和MBAA发生交联反应,并接枝有季铵盐阳离子基团;以甲基橙为有机小分子模型,研究了微球对甲基橙的吸附特征,阳离子淀粉微球对甲基橙的吸附行为符合Langmiur方程和Freundlich方程。   最后本文研究了阴离子高分子淀粉微球的制备和应用。研究阴离子淀粉微球对Hg2+的吸附行为,考察pH、时间、温度等因素对其吸附性能的影响。结果表明:在40℃、吸附时间150min、pH为6的条件下,对Hg2+的吸附效果最好,最大吸附容量为2.30mmol. g-1:阴离子淀粉微球对Hg2+的吸附行为既符合Langmuir等温吸附方程又符合Freundlich等温吸附方程;研究阴离子淀粉微球对Cd2+的吸附行为,考察了pH、时间等因素对其吸附率的影响。结果表明:阴离子淀粉微球对Cd2+的吸附行为既符合Langmuir等温吸附方程又符合Freundlich等温吸附方程;同时,分别采用拟一级模型和拟二级模型考察其吸附动力学,并计算这些动力学模型的速率常数,实验数据和拟二级模型计算结果之间有较好的相关性。
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