壳聚糖海绵的制备及其在处理食品工业废水中的应用

发布时间：2020-04-17 01:56

【摘要】：随着食品生产加工工业的发展,越来越多的含油和有机物的废水被排放,引起了严重的生态环境问题,极大地影响了人们的生活质量。如何有效地处理食品工业废水中的油脂和有机物已成为当下热门的研究项目。经过人们的不断尝试,各类方法相继被提出,如浮选、过滤、絮凝、吸收和控制燃烧等。但大多数的解决方法都不能同时兼顾高效处理废水和廉价回收资源的目的。将水中的油脂提取出来再次利用,既能够接解决水中油脂污染的问题,又能达到资源回收目的,是未来人们完美解决含油废水的思路之一。于是近年来人们开始探讨具有特殊润湿性的吸附材料,这种材料能够利用对油和水明显相反的亲和力从油/水混合物中去除一个相的同时排斥另一相,从而实现选择性油/水分离。壳聚糖作为一种低成本的天然碱性多糖,具有无毒、可生物降解、可与生物相容、可塑性极佳等优点,以其作为基体进行修饰和改性得到的衍生物可以同时具备亲油、疏水的特殊润湿性,并且成本低廉,也不会造成二次污染,是一种理想的新型绿色吸附材料,在含油废水处理方面具有较为广泛的应用前景。研究结果表明:(1)以壳聚糖为基体,通过与三聚磷酸钠,香柠檬醛交联形成壳聚糖空气凝胶海绵体,经过十六烷基硫醇的改性修饰得到了四种新型壳聚糖海绵,并通过单因素实验探究了这些壳聚糖海绵制备的最优工艺为:乙酸浓度的最优值为2%、TPP溶液的浓度最优值为5 mg/ml、香柠檬醛/乙醇溶液的浓度最优值为1%、十六烷基硫醇无水乙醇溶液的浓度最优值为5 mmol/L。(2)通过对四种壳聚糖海绵的微观结构进行测定并比较,证明了在海绵的制备过程中各种交联剂和改性剂对壳聚糖海绵的影响和作用。并通过对四种壳聚糖海绵表面润湿性和机械性能的对比,结合实际要求,筛选得到了一种新型吸附材料——改性交联壳聚糖海绵。这种改性交联壳聚糖海绵经过三聚磷酸钠与香柠檬醛的交联修饰具备了3D多孔结构和良好的机械性能,并经过十六烷基硫醇的改性修饰具备了超疏水/超亲油的表面润湿性。(3)使用制备的改性交联壳聚糖海绵对多种油脂和有机物进行吸附测试,证明了这种改性交联壳聚糖海绵对多种油脂和有机物具有优良的吸收能力,且在循环使用以及长期贮存的条件下吸附能力和表面润湿性基本保持不变,同时能够通过蒸馏和挤压的方式对吸附质进行有效的回收。(4)通过改性交联壳聚糖海绵的这些特点建立了两种不同条件下连续的油水分离模型,探究了这种改性交联壳聚糖海绵作为吸附材料在生活和工业中的应用,证明了这种新型环保吸附材料能够应用于处理食品生产加工及生活饮食所产生的含油和其他有机物的废水。
【图文】：

示意图,壳聚糖,示意图,海绵

中在室温下处理 30 分钟。然后在 60 ℃干燥箱中干燥，，得到改性三聚磷酸钠柠壳聚糖海绵（MCTCS）。.2 十六烷基硫醇浓度对 MCTCS 海绵制备工艺的影响分别浸入 3 mmol / L、4 mmol / L、5 mmol / L、6 mmol / L、7 mmol / L 的十六无水乙醇溶液中，按照 2.2.4.1 中的工艺进行制备，通过比较壳聚糖海绵的成型性能并观察水滴在海绵体表面上的形态确定其疏水能力，结合实际要求，筛选好的 MCTCS 海绵体。实验结果壳聚糖海绵制备的四种壳聚糖海绵如图 1 所示：

扫描电镜图像

图 2-1 CS 海绵的扫描电镜图像Fig.2-1 SEM images of CSsponges.图 2-2 TCS 海绵的扫描电镜图像Fig.2-2 SEM images of TCS sponges.
【学位授予单位】：锦州医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X792;TQ317

【参考文献】