壳聚糖改性及应用研究

论文摘要

天然高分子壳聚糖的分子上有大量的-NH2和-OH,能与金属离子形成稳定的金属螯合物,壳聚糖自身又具有一定的抑菌性能。通过对其改性,增强金属离子的吸附性能及其抑菌性能,从而被更广泛的应用。首先合成了硫杂杯[4]芳烃,再将硫杂杯[4]芳烃与环氧氯丙烷进行反应,合成环氧硫杂杯[4]芳烃;最后将环氧硫杂杯[4]芳烃与经处理的壳聚糖交联得最终产物。通过查阅相关文献及反复实验,确定了实验方法和反应条件。并且用测定熔点、FTIR、1HNMR等多种分析手段对最终产物环氧硫杂杯[4]芳烃交联壳聚糖及其中间产物进行了表征,所得产物与设计路线相吻合,达到了预期目的。从吸附容量、介质酸度影响、吸附动力学、选择吸附性及吸附剂再生五个方面,研究了吸附剂对K+、Ag+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Pb2+的吸附性能。实验结果表明:在初始浓度为0.02mol/L的金属离子溶液浓度中,S-CTS对K+、Ag+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Pb2+的吸附容量分别为0.432mmol/g、0.554mmol/g、1.425mmol/g、1.612mmol/g、1.314mmol/g、1.693mmol/g,较壳聚糖相比,有不同程度的提高。介质酸度对吸附性能有较大影响,当pH值增大,吸附能力提高,最适pH值为5-6。吸附剂对几种离子都具有较快的动力学速率,其中对Ni2+的最快,约为3h达到平衡。在混合体系溶液中,吸附剂对Cu2+有较高的吸附容量和吸附选择性,对Ag+、K+、Ni2+和Pb2+的吸附容量和吸附性能稍差,并且吸附剂具有较强的再生能力。以纳米二氧化钛和壳聚糖为原料,通过水热法制备了TiO2/壳聚糖纳米复合材料及TiO2/硫脲壳聚糖纳米复合材料。用FTIR、XRD、SEM、TEM等多种分析手段对产物进行了表征,通过体外抑菌发研究复合材料对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）的抑制作用。复合材料是一种一维多孔材料,厚度大约为10nm,宽度约为80nm。当药品浓度为2.0mg/ml时,TiO2/壳聚糖纳米复合材料和TiO2/硫脲壳聚糖纳米复合材料对E.coli和St.aureus的抑菌圈大小分别为14.0cm、15.0cm、15.5cm、16.0cm。TiO2/壳聚糖纳米复合材料对E.coli和St.aureus的最小抑菌浓度为0.25mg/ml,TiO2/硫脲壳聚糖纳米复合材料对E.coli和St.aureus的最小抑菌浓度为0.125mg/ml。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 壳聚糖
• 1.1.1 壳聚糖的结构
• 1.1.2 壳聚糖的物理性质
• 1.1.3 壳聚糖的化学性质
• 1.2 杯芳烃冠醚
• 1.2.1 杯芳烃冠醚的进展
• 1.2.2 冠醚、杯芳烃交联壳聚糖及其对金属离子的吸附性能研究
• 1.2.3 壳聚糖在废水处理中的应用
• 2'>1.3 纳米TiO₂
• 2 的抑菌机理'>1.3.1 TiO₂的抑菌机理
• 2 复合材料的应用'>1.3.2 TiO₂复合材料的应用
• 1.3.3 抗菌剂
• 1.4 论文研究的意义及内容
• 1.4.1 论文研究的目的及意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 环氧硫杂杯[4]芳烃交联壳聚糖的合成
• 2.1 主要试剂及仪器
• 2.1.1 材料及试剂
• 2.1.2 仪器及设备
• 2.2 合成路线
• 2.2.1 硫杂杯[4]芳烃的合成路线
• 2.2.2 环氧硫杂杯[4]芳烃的合成路线
• 2.2.3 环氧硫杂杯[4]芳烃交联壳聚糖的合成路线
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 硫杂杯[4]芳烃的合成
• 2.3.2 环氧硫杂杯[4]芳烃的合成
• 2.3.3 环氧硫杂杯[4]芳烃交联壳聚糖的合成
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 产物的表征分析
• 2.4.2 合成产物的影响因素
• 2.5 本章小结
• 第3章 环氧硫杂杯[4]芳烃交联壳聚糖对金属离子的吸附研究
• 3.1 主要试剂及仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 吸附容量
• 3.2.2 选择吸附性能
• 3.2.3 吸附动力学
• 3.2.4 吸附剂的再生
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 影响改性壳聚糖吸附容量的因素
• 3.3.2 改性壳聚糖选择吸附性能分析
• 3.3.3 改性壳聚糖吸附动力学分析
• 3.3.4 改性壳聚糖的再生性能分析
• 3.4 本章小结
• 2 /壳聚糖复合材料的制备及抑菌性能研究'>第4章 纳米TiO₂/壳聚糖复合材料的制备及抑菌性能研究
• 4.1 主要试剂及仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 硫脲壳聚糖
• 2/壳聚糖纳米复合材料'>4.2.2 TiO₂/壳聚糖纳米复合材料
• 2/硫脲壳聚糖纳米复合材料'>4.2.3 TiO₂/硫脲壳聚糖纳米复合材料
• 4.2.4 复合材料对大肠杆菌抑菌性能测定
• 4.2.5 复合材料对金黄色葡萄球菌抑菌性能测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 复合材料及中间产物的表征分析
• 4.3.2 复合材料对大肠杆菌抑菌性能的分析
• 4.3.3 复合材料对金黄色葡萄球菌抑菌性能的分析
• 2/壳聚糖及纳米TiO₂/硫脲壳聚糖复合材料抑菌机理分析'>4.3.4 纳米TiO₂/壳聚糖及纳米TiO₂/硫脲壳聚糖复合材料抑菌机理分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文