智能双响应海藻酸钙微胶囊的制备及性质研究

发布时间：2020-08-06 16:19

【摘要】：目前,国内外的污水处理厂的处理工艺均以活性污泥法作为主导,该工艺中微生物的活性可能会随着温度和pH值波动而变化,导致系统部分时间出水水质不达标。采用包埋目标微生物技术能够有效的解决以上问题,其制取条件简单,对细胞的完整性和活性危害小,渗透性更好,可以为微生物提供更好的物质代谢通道,但如何制备出一种微生物包埋载体材料仍是一大技术难题。该载体材料应具有将目标微生物在温和、无毒和生物相容性好的条件下固定其中,微生物代谢物质能通过载体材料微孔与环境发生传递和交换,实现微生物的新陈代谢。本论文以海藻酸钙微胶囊为基础,通过在其囊壁外增加一层具有温度和pH响应的微凝胶层,形成具有温度和pH智能响应的海藻酸钙微胶囊,并通过微胶囊的表征实验、单因素实验和扩散性实验,来进行海藻酸钙微胶囊的制取工艺流程和相关性质的研究,得到以下结论:(1)在制取NaCS-PDMDAAC(纤维素硫酸钠-聚二甲基二烯丙基氯化铵)微胶囊过程中,其成分纤维素硫酸钠的制备条件较为复杂,取代度、粘结度不易控制。(2)智能双响应海藻酸钙微胶囊主要组成部分是内部的海藻酸钙微胶囊和外部的pH和温度响应的微凝胶层。内部组成成分是海藻酸钠(SA)和氯化钙(CaC12),外部组成成分是丙烯酸(AAC)、异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、N,N亚甲基双丙烯酰铵(BIS)、过硫酸铵(APS)、四甲基乙二胺(TEMEDA)、亚硫酸氢钠(SBS)。单因素实验显示在海藻酸钠溶液质量浓度为2%,氯化钙溶液质量浓度为5%,注射器滴落高度为8.0 cm,此时海藻酸钙微胶囊成型好。丙烯酸质量浓度为3%、异丙基丙烯酰胺质量浓度为2%、N,N亚甲基双丙烯酰铵质量浓度为0.3‰,过硫酸铵质量浓度为0.4‰,四甲基乙二胺的体积百分比为1.8‰,亚硫酸氢钠质量浓度为0.4‰,此时外部的pH和温度响应的微凝胶层成型好。(3)海藻酸钙微胶囊的红外光谱表征实验结果显示温度响应和pH响应两者既相互独立又相互联系,微胶囊是一种具有三维网状结构的高分子材料,能够为以后的微生物的生长繁殖和代谢提供所需环境条件。(4)包埋醋酸地塞米松海藻酸钙微胶囊的扩散性实验结果表明,智能双响应微胶囊传质效果优于空白组微胶囊,同时智能双响应海藻酸钙微胶囊可以通过对周围溶液温度和pH的改变,使其孔道孔径也随之发生改变,能够有效的控制传质效果。通过对温度和pH双响应微胶囊的制取工艺流程和相关扩散性质的研究,了解微胶囊的孔道随温度和pH的变化而变化的规律和得到制备微胶囊的最佳工艺配方,为后续利用微胶囊包埋微生物处理工业废水奠定了技术和理论基础。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

技术路线图,微胶囊,海藻酸钙,醋酸地塞米松

1 绪论对制备好的智能双响应海藻酸钙微胶囊通过扫描电镜 SEM 进行一些表面和内部结的微观观察，同时运用红外光谱仪进行微胶囊内部分子之间的分析，5）智能双响应海藻酸钙微胶囊的扩散性能分析在智能双响应海藻酸钙微胶囊内包埋醋酸地塞米松，将其置于有机溶液中，测定溶中醋酸地塞米松的浓度随时间的变化，考察验证微胶囊在不同温度和 pH 值下的扩散能。3.2 技术路线本文的技术路线如下图所示：

纤维素硫酸钠,结构示意图,药品,聚二甲基二烯丙基氯化铵

纤维素硫酸钠的结构示意图

聚二甲基二烯丙基氯化铵,结构示意图,药品,国药

西安科技大学全日制工程硕士学位论文12图 2.1 纤维素硫酸钠的结构示意图图 2.2 聚二甲基二烯丙基氯化铵的结构示意图2.2 实验部分2.2.1 实验药品实验过程中用到实验药品如下表 2.1 所示：表 2.1 实验药品实验药品厂家及参数微晶纤维素百灵威（Cellulose, 50 μm）聚二甲基二烯丙基氯化铵百灵威（average Mw 200,000-350,000）正丙醇百灵威（1-Propanol, 99%, extra pure）浓硫酸国药（98%）无水乙醇国药（分析纯）氢氧化钠国药（分析纯）2.2.2 实验设备实验过程中用到实验设备如下表 2

【参考文献】