基於仿生結構設計的多孔殼聚糖材料的製備與性能研究

《基於仿生結構設計的多孔殼聚糖材料的製備與性能研究》是依託吉林大學，由任麗麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於仿生結構設計的多孔殼聚糖材料的製備與性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：任麗麗
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

殼聚糖作為一種來源廣泛、無毒、可生物降解吸附材料，因比表面積小和機械性能欠佳限制了其在廢水處理上的套用。本項目基於仿生學原理，以蜂窩和硅藻結構為模型，殼聚糖粉末為原料，採用原位沉析法和冷凍乾燥法製備仿蜂窩多孔層狀殼聚糖材料和仿硅藻多孔球狀殼聚糖材料，以提高殼聚糖材料的吸附容量和機械強度等，實現其高效吸附工業廢水中的重金屬離子和有機染料。研究內容主要包括：①闡明材料製備條件對仿生殼聚糖材料性質和微觀結構的影響及規律，確定材料最佳製備條件；②揭示仿生結構設計和交聯改性程度與仿生殼聚糖材料機械強度、熱穩定性、吸水性和耐酸性等性能的關係；③分析交聯改性前後仿生殼聚糖材料微觀結構和性質對材料吸附性能的影響及其所涉及的機理。本項目擬在不改變殼聚糖材料主要化學成分的條件下，提出一種基於仿生結構設計製備多孔層狀和多孔球狀殼聚糖材料的技術方法，為設計、開發和製備所需性能的殼聚糖吸附材料提供理論和實踐依據。

結題摘要

隨著工業化水平的不斷發展和城市化進程的不斷加快，工業和生活廢水中日益增加的有毒重金屬離子和有機染料等污染物直接威脅著全球生態環境和人類健康。殼聚糖及其衍生物表面大量的氨基、羥基等功能團能夠有效地通過靜電吸附、螯合等作用去除廢水中的重金屬離子和有機染料，因此殼聚糖吸附劑在水處理方面得到越來越多的重視和套用。但是由於天然狀態的殼聚糖大部分為粉末狀，比表面積小，作為吸附載體時，載體和吸附物都難以回收，從而限制了殼聚糖在廢水處理中的套用。本項目以天然可再生聚合物殼聚糖為原料，成功製備出仿生殼聚糖多孔球狀和層狀材料。考查了殼聚糖濃度、固化劑濃度、交聯劑濃度、交聯時間、冷凍溫度和時間等對仿生材料性能和微觀結構的影響。分析了吸附體系pH值、離子濃度等對仿生材料吸附能力的影響。相比於殼聚糖微球，仿生殼聚糖多孔球狀材料的吸附性能顯著提高；同時交聯改性顯著提高了仿生殼聚糖多孔球狀材料的機械強度和耐酸性。本項目製備的仿生殼聚糖多孔材料通過絡合及離子交換的作用，對染料、蛋白質、胺基酸、核酸、酶、鹵素等進行吸附，可以用於染料廢水、印染廢水、食品工業廢水的處理，從而淨化環境，保護人類健康。