磁性淀粉微球的功能化及吸附性能研究.pdf

1、淀粉是一種廉價、易得、無毒綠色的多糖生物材料，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、紡織等行業(yè)。淀粉結(jié)構(gòu)中的大量羥基基團(tuán)為淀粉化學(xué)改性提供了良好載體，經(jīng)過改性的淀粉改變了原淀粉的一些物理和化學(xué)性質(zhì)，使得淀粉更能滿足于人們的需要。本文制備了淀粉微球、磁性淀粉微球和功能化磁性淀粉微球，對各種產(chǎn)物進(jìn)行了表征，在此基礎(chǔ)上，研究了淀粉微球(CSMs)、磁性淀粉微球(MCSMs)對甲基紫(MV)染料的吸附行為和功能化磁性淀粉微球(FMCSMs)對Cu(Ⅱ)、Ni

2、(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附和競爭吸附行為。主要研究成果包括:
　　1.以淀粉(ST)為主要原料、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAA)為交聯(lián)劑、K2S2O8/NaHSO3為引發(fā)劑，采用微波輔助反相乳液法制備了CSMs，最優(yōu)合成條件為:ST濃度10％、MBAA0.3 g·(g ST)-1、引發(fā)劑0.15g·(g ST)-1、聚合溫度60℃、反應(yīng)時間40 min。CSMs的溶脹度、含氮量分別為800％、1.7％，在保持淀粉原有功能基團(tuán)和

3、分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了一些新的功能基團(tuán)如羰基和酰胺基團(tuán)。與淀粉相比，CSMs的單點(diǎn)吸附總孔容，t-Plot微孔面積、平均孔寬及粒徑均相應(yīng)增加。CSMs對MV的吸附行為研究表明:CSMs對MV的吸附量并沒有因溶液初始pH(2-10)的不同而發(fā)生明顯改變，在298 k溫度下的最大吸附量為99.3 mg/g，等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更符合Langmuir模型，吸附是一個自發(fā)、放熱的過程，吸附過程遵循二級動力學(xué)模型。
　　2.以ST和水基磁流體

4、為主要原料、MBAA為交聯(lián)劑、K2S2O8/NaHSO3為引發(fā)劑，采用微波輔助反相乳液制備了MCSMs，最優(yōu)合成條件為:ST濃度12％、MBAA20％、引發(fā)劑4 g/L(總體積)、Modified-Fe3O425.2 mg/mL(水相體積)、油水比3.0。MCSMs的溶脹度、含氮量分別為600％、2.3％;除了保持著淀粉的原有功能基團(tuán)外，還引進(jìn)了一些新的功能基團(tuán)如羰基、酰胺基團(tuán);MCSMs的磁含量約為18.0％，飽和磁強(qiáng)約為12.0em

5、u/g，并表現(xiàn)出順磁性的特征;MCSMs在水溶液中能充分分散，在簡單磁場下能夠快速固液分離。MCSMs對MV的吸附及解吸行為研究表明:在303 k溫度下對MV的吸附量最大，為128.7 mg/g，pH對MV的吸附?jīng)]有明顯影響，低溫更有利于對MV的吸附，Cl-對MV的吸附有強(qiáng)烈的抑制作用;等溫吸附曲線遵循Langmuir等溫吸附模型，動力學(xué)數(shù)據(jù)遵循二級動力學(xué)模型，吸附是一個自發(fā)的、放熱過程;MV與MCSMs之間的靜電作用、氫鍵和疏水作用是

6、MCSMs吸附MV的主要機(jī)理，0.2 mol/L氯化鈉+80％乙醇溶液對已附著MV的MCSMs進(jìn)行6次吸附-解吸循環(huán)處理后，MV的吸附量儀從85.4 mg/g下降到77.7 mg/g，說明MCSMs具有良好的解吸再生能力。
　　3.以自制MCSMs為主要原料，磷酸、尿素為改性劑，采用固相合成技術(shù)制備了FMCSMs，最優(yōu)合成條件為:磷酸1.5 mmol/g MCSMs，M（尿素/磷酸）4，時間3h，溫度150℃。在最佳條件下合成的F

7、MCSMs對MV的吸附量為305.0 mg/g，F(xiàn)MCSMs的溶脹度、含氮量、含磷量分別為1500.0％、10.8％、2.5％;除了保持著MCSMs的原有功能基團(tuán)外，還引進(jìn)了一些新的功能基團(tuán)如氨基甲酸酯、磷酸等功能基團(tuán);該微球飽和磁強(qiáng)約為5.2 emu/g，并表現(xiàn)出超順磁性的特征。FMCSMs對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)及Cd(Ⅱ)的吸附及競爭吸附研究表明:在303 k溫度下對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)及Cd(Ⅱ)的最大吸附量分別為13.4、1