具有抗菌功能的天然高分子絮凝剂研究进展

水中的细菌会对环境和人类健康造成一定的威胁,而传统的杀菌剂存在二次污染和稳定性差等问题,因此寻求更加高效、环保和可靠的细菌灭活方法,逐步替代传统消毒方式,已经成为水处理领域的重要研究方向。近年来,众多学术研究者积极探索具有抗菌功能的天然高分子絮凝剂,这些材料基于天然高分子化合物如壳聚糖、淀粉和木质素等,不仅表现出环境友好、广泛来源和可再生的特性,还具备极高的改性潜力以满足复杂的实际应用需求。本综述详细阐述了近15年来具有抗菌功能的天然高分子絮凝剂领域的研究进展及应用现状。内容包括基材、改性方法、接枝单体、絮凝性能及机理、抗菌性能及机理等各个方面。此外,展望未来的研究方向,探讨如何进一步优化这些高分子絮凝剂的性能,以满足日益复杂的水处理需求,同时为未来的研究提供学术性观点。为进一步探索具有抗菌功能的天然高分子絮凝剂的学术研究提供深刻的内涵和理论支持。

高粱多酚微胶囊制备及其理化性质相关性

高粱作为一种重要的粮食作物,其多酚有着重要的生物活性。且其活性成分具有诸多潜在的健康益处,通过微胶囊包埋技术,可提高高粱多酚的稳定性及作用功效。本研究以高粱多酚为目标活性成分,采用海藻酸钠溶液制备高粱多酚微胶囊。并对其进行单因素正交试验、热重测定以及高粱多酚释放率测定测试。通过单因素正交试验得出,当氯化钙的质量分数为2.5%时,海藻酸钠质量分数为2.25%,高粱多酚质量分数为0.3%,包埋时间为0.5 h,壳聚糖质量分数为1.5%时,微胶囊包埋率可达87.19%。本研究结果显示,多酚是影响包埋率的最主要因素,其次是壳聚糖,而海藻酸钠、氯化钙和包埋时间的影响相对较小。在最优组合条件下所制备的微胶囊的具有更紧致的包埋结构,且包埋效果良好。微胶囊在肠液中释放所需时间更短,比在胃液中更高效,最高释放率为83.16%。这种较快的释放能够有效防止高粱多酚在体内释放过程中发生变化,并提高人体对活性物质的利用率。高粱多酚微胶囊化可为高粱的深加工及后续性质研究提供科学依据。

壳聚糖席夫碱类絮凝剂的制备及性能研究

以戊二醛和壳聚糖(CTS)为原料,合成了壳聚糖席夫碱(G-CTS)。通过单因素实验,探讨最佳反应条件。利用黏度法和修订的Mark-Houwink公式,得壳聚糖席夫碱的黏均分子量和产物的缩合率。通过红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征其结构。FTIR以及XRD谱图结果均表明壳聚糖发生了接枝和交联反应,SEM观察到其孔洞结构的增加。利用紫外光谱分析改性前后壳聚糖对水溶性染料的絮凝效果。实验结果显示,用戊二醛交联壳聚糖可以生成不同缩合率的壳聚糖席夫碱,对水溶性阴离子偶氮染料有优良的选择性和吸附作用,其中甲基橙24 h去除率达82.08%,7天去除率达到98.60%。

基于可视化热重分析技术的宣纸热分解特性研究及动力学分析

为了解宣纸的劣化机理,本文利用可视化热重分析技术对宣纸在氮气与空气中的热分解过程进行了实验和分析,结果表明其过程主要阶段为发挥性成分的析出过程,宣纸样品经历快速失重、面积收缩且颜色加深,其中空气气氛可促进热分解反应并在反应后期氧化前期生成的炭化物;然后以高斯分布函数对微商热重(DTG)曲线进行拟合得到三组分,并且三组分的反应区间符合生物质的热分解特性且受气氛影响;此外,本文还基于Lab色彩空间对实时观察热分解图像进行了分析,其结果相比热失重数据在反应起始和中止阶段灵敏度更高,并可对热失重数据进行补充;同时,本文以Friedman法、FWO法计算宣纸在氮气与空气中的表观活化能E,得到氮气与空气气氛中的结果分别为195.4kJ/mol、162.98kJ/mol;最后通过Malek法对宣纸样品的热分解数据进行最概然机理函数的选择,并得到氮气中的热分解活化能E为245.60kJ/mol,指前因子的自然对数lnA为37.39s^(-1);空气中活化能E在150.18~305.41kJ/mol,lnA在49.13~20.18s^(-1)。

CO_(2)刺激响应球型水凝胶的制备及在蛋白质分离中的应用

以纤维素、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺等为原料制备了纤维素/聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯互穿网络复合水凝胶材料(GCel/PD)。GCel/PD材料具有显著的CO_(2)刺激响应特性,能有效地吸附分离牛血清白蛋白(BSA)。其中,对BSA的最大吸附量可达(434.4±15)mg/g。在CO_(2)/N2氛围的循环切换下,GCel/PD材料表现出良好的循环稳定性,在循环使用3次之后,对蛋白质的吸附量仍能达到167.5 mg/g。使用之后,颗粒状GCel/PD便于从体系中分离出来,有望在蛋白质的分离提取方面得到应用。

基于天然多糖的刺激响应型药物控释系统研究进展

刺激响应型药物控释系统一般以天然多糖生物大分子或其衍生物作为载体,通过化学结合或物理吸附等方式负载药物分子。具有刺激响应功能的天然多糖生物大分子或其衍生物能够感知其所处环境的变化,并由于其物理或化学性质的变化而做出应激响应,因此可在不同环境或条件的刺激下,通过药物与载体之间化学键断裂或载体自身降解等方式将药物从载体中释放,从而实现药物的控制释放。结合课题组的研究工作,介绍了常用的刺激方式,包括单一刺激和多重刺激、外源性刺激和内源性刺激,为开发新型刺激响应型药物控释系统提供了思路。

玉米芯-环糊精交联复合材料对染料分子的吸附性能

以玉米芯和β-环糊精为原料,通过一锅法制备了玉米芯-β-环糊精复合材料(CB-β-CD),通过FTIR、SEM、BET、热重分析仪对其进行了表征。考察了CB-β-CD对酸性品红(AF)和孔雀石绿(MG)在不同吸附条件下的吸附性能。结果表明,20 mL染料初始质量浓度为30 mg/L,加入10 mg吸附剂,吸附3 h,CB-β-CD对MG和AF的最大吸附量分别为52.16 mg/g和58.04 mg/g。MG在碱性条件下更有利于吸附剂的吸附,AF在酸性条件下更有利于吸附剂的吸附。AF和MG的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,整个吸附过程以单分子层化学吸附为主。经过5次循环使用,该材料的吸附性能仍可达到90%以上。

喷雾-反溶剂结晶法制备掺杂铝粉的复合微球

纳米铝粉作为高能添加剂广泛应用于含能复合材料领域。然而,制备高球形度铝粉掺杂的复合微球却面临着一系列挑战。采用喷雾与反溶剂结晶相结合的方法,探索了一种制备纳米铝粉与有机分子形成复合功能微球的喷射-结晶途径。通过自主设计的内混三流式空气雾化喷嘴,将前驱液雾化成液滴,反溶剂接收浴接收后,溶剂与反溶剂发生快速的相互扩散和传质过程,含能分子模拟物蔗糖八乙酸酯(SOA)在液滴内部析出,将铝粉包裹在内,洗涤干燥后得到铝粉掺杂的复合微球。通过调控合适的雾化、溶剂与反溶剂、添加剂等条件,成功解决了干燥后复合微球球形度低、微球之间相互团聚等现象,最终制备出粒径分布窄、形貌均一、分散性较好、球形度和密实度较高的掺杂铝粉的微球复合材料。

再生纤维素微球的制备及其吸附亚甲基蓝和叶酸负载

以微晶纤维素(MCC)的尿素/NaOH溶液为分散相,通过乳液法制备了不同粒径的再生纤维素微球(RCM),考察了RCM对亚甲基蓝吸附行为,并探讨了再生纤维素微球对叶酸(FA)的负载性能。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,制备的RCM表面结构粗糙,内部呈一定的中空结构;X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)结果表明,RCM晶型由Ⅰ型变为Ⅱ型,微球的粒径随转速增大而减小,转速由400 r/min提高至转速1200 r/min时,粒径从286μm降至27μm,减小了约90.56%;随水油体积比(V(MCC)∶V(LP))的减小而减小,V(MCC)∶V(LP)从1∶3降至1∶7时,粒径从311μm降至54μm,减小了约82.64%;随乳化剂质量分数(w(span-80))的增加而减小,当w(span-80)为0.5%时,粒径约为276μm,增大w(span-80)至2.5%时,粒径降至52μm左右,减小了约81.16%。RCM用于吸附亚甲基蓝时,72 h,吸附达到平衡;pH值为10时,吸附能力最强,吸附量为6.11 mg/g;当RCM用量为50 mg时,单位吸附量达到最大值,为4.78 mg/g,符合拟一级吸附动力学模型,吸附过程主要为物理吸附。再生纤维素负载叶酸微球(FCM)的具体负载率可达到98.8%,FCM有效提高了叶酸的储藏稳定性,5 d保留率为74.71%,相对于纯叶酸相比提高了34.7%。

甘蔗渣/膨润土基复合高吸水性树脂性能及应用研究

采用微波法,以蔗渣和膨润土为基质,与丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)共聚合成甘蔗渣/膨润土复合高吸水性树脂(B/BCSAR)。选取辐射时间、膨润土用量、AM/AA(质量比)及中和度四个因素,利用正交试验得到树脂的最佳制备条件,即AM/AA=0.5,中和度为60%,膨润土用量为6%,辐射时间为3min时,产品的吸水倍数和吸盐水倍数最大,分别为402.65g/g和86.14g/g。通过对B/BCSAR性能研究,结果表明,B/BCSAR吸附速率先快后慢,8h时吸水倍数最大,达到吸附平衡,且保水能力良好,有一定的机械强度,耐热耐寒及耐光照性能良好。B/BCSAR应用实验结果表明,作为土壤掺杂剂,当B/BCSAR的掺杂量为4g时,应用效果最好,发芽率达到80%,平均茎长为6.13cm;作为种子包衣剂,当包衣比为1∶30时,应用效果最好,发芽率为100%,平均茎长为7.58cm。二者相比,后者对植物发芽及前期生长更有利。

磺丁基-β-环糊精-山奈酚的制备工艺及理化性能

采用相溶解度法研究2-磺丁基-β-环糊精对山奈酚的增溶作用和包合常数;以包合率为考察指标,考察包合工艺及包合过程中的理化性质变化规律。结果表明,磺丁基-β-环糊精-山奈酚包合物的相溶解度曲线为AL型,以n(磺丁基-β-环糊精)∶n(山奈酚)=1∶1形成包合物;最佳包合条件为m(磺丁基-β-环糊精)∶m(山奈酚)=3,t=40℃,t=4 h;t=45℃、c(磺丁基-β-环糊精)=1×10^(-2) mol/L,磺丁基-β-环糊精对山奈酚的增溶效果达到39.45倍;增溶效果在一定范围内与温度正相关;包合过程的热力学参数ΔG、ΔH和ΔS分别为-25.902 kJ/mol(318 K)、41.815 kJ/mol和213.51 J/(mol·K),表明包合反应为吸热反应,升高温度有利于包合反应的进行,反应能够自发进行;磺丁基-β-环糊精对山奈酚是一种较好的增溶载体。

羽毛角蛋白/鱼鳞明胶复合导电凝胶的制备及性能

蛋白质导电凝胶因其还具有生物相容性和生物活性,是可用于生物医学领域的一种新兴的导电材料。文章以废弃鸡毛为原料通过“一锅法”制备鸡毛角蛋白提取液,与热水法提取的鱼鳞明胶复合制备了一系列FK/FG-G复合导电凝胶。该蛋白凝胶具有优异的机械性能和一定的导电性以及体积响应性,其中,FK/FG-G-5凝胶拉伸强度7.28 MPa、伸长率21.33%的、弹性模量8.98 MPa;电导率为125.69μS/mm,压缩30%后电导率增加16%,之后再拉伸30%后电导率增加184%,导电性体积响应明显。

秋葵果胶对Pb^(2+)的吸附性能研究

探究秋葵果胶作为一种生物吸附剂对水溶液中Pb^(2+)的吸附性能。通过静态吸附试验测定秋葵果胶对水溶液中Pb^(2+)的吸附容量和吸附率来评价秋葵果胶对水溶液中Pb^(2+)的吸附性能。研究发现,试验溶液的pH值、初始Pb^(2+)浓度、溶液的温度以及吸附时间对秋葵果胶吸附Pb^(2+)的性能均有影响。在溶液初始Pb^(2+)浓度为20μg/mL、pH 5.0、温度为30℃时,经过40 min的吸附,果胶对溶液中的Pb^(2+)吸附容量可达到4.97 mg/g、吸附率可达到74.55%,吸附速率较快,且吸附较完全。秋葵果胶具有较好的吸附水溶液中Pb^(2+)的能力,若进一步对秋葵果胶进行结构改性或吸附条件进行优化,可作为新型的含铅废水处理剂开发和利用。

O-季铵盐氧化壳聚糖的合成及对棉织物的抗菌整理

通过香草醛与壳聚糖C2位氨基形成席夫碱以保护氨基,然后在C6位羟基上接枝2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)季铵盐,利用稀HCl乙醇溶液脱除席夫碱后合成出O-季铵盐壳聚糖(O-HACC),再用KIO_(4)将O-HACC中C2和C3位的部分基团选择性地氧化为醛基,制备出能与纤维反应结合且具有双重抗菌活性的O-季铵盐氧化壳聚糖(O-HAOCC),随后接枝棉织物得到O-HAOCC改性棉织物.傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、氢核磁共振波谱(1H NMR)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)等结果表明,O-HAOCC分子中保留了氨基,同时引入了季铵盐结构和活性醛基,结晶形态被破坏,热稳定性降低.测试结果表明,氧化3h的O-HAOCC的水溶性高达237g/L,2,2′-联氮双(3-乙基苯并咪唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基清除率在40 min后达到65.58%.当O-HAOCC质量分数为2%,反应时间为2 h,接枝温度为80℃时,改性棉织物的接枝率为9.84%.O-HAOCC改性棉织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别为98.63%和93.38%,水洗50次后的抗菌率仍在90.75%以上,可应用于抗菌纺织服装、家纺面料和医疗卫生品等领域.

天然高分子多糖在药物传递领域中的应用

天然高分子多糖因具有良好的生物相容性、可降解性、易修饰性和无毒等特点而成为制备超分子纳米药物载体的极佳选择之一。在载体构筑过程中,二硫键、硼酸酯键和碳氮键等动态共价键的引入不仅提高了药物的负载量,还增强了纳米载体的生物相容性,并为载体提供了刺激响应位点,使其在药物传递过程中可以通过pH、光和酶等刺激实现药物的靶向释放,使药物传递体系更加智能、便捷和可控。本文从天然高分子多糖类型、动态共价键类型、刺激响应类型以及天然高分子多糖载体的临床适应症类型这四个方面综述了天然高分子多糖在药物传递领域中的应用,并对其当前面临的主要挑战和未来的发展趋势进行了总结和展望。

纤维素纳米晶基复合微球及其在水处理中的应用

纤维素纳米晶(CNC)作为世界上最丰富的生物聚合物,是一种绿色、可再生的环保材料,其较高的比表面积和表面活性基团等良好的吸附剂特性,在废水处理中具有较高的潜在应用价值。当CNC与其它功能性纳米粒子复合时,由于其独特的性质和吸附活性,可以有效地增强各组分的作用,同时以微球作为载体有效解决了纳米材料难以回收利用,对环境造成二次破坏的问题。综述了近年来关于CNC基复合微球在水处理中应用的文献,这将为研究人员提供设计更合适CNC基复合微球的指导方针,从而促进研究。

PBAT与天然高分子共混的研究进展

聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是一种可完全生物降解的合成聚酯,其力学性能较佳,因此被广泛应用于地膜、购物袋和淋膜纸等产品中。然而PBAT价格较高,难以靠市场的自发推动得到广泛应用。为了降低成本,除了添加诸如碳酸钙之类的填料外,还可将PBAT与其他生物可降解高分子材料共混改性。PBAT与天然高分子共混不仅可以改善产品性能,而且能降低成本,变废为宝,实现生物质废弃物的高值利用。通过对近年来PBAT与天然高分子共混的研究进展进行综述,并对该领域的未来发展进行展望,以期为开发新型高性价比PBAT复合材料提供科学依据与借鉴。

可视化热重分析技术对宣纸热分解形态的研究

为研究宣纸形态在受热过程中的实时变化特征,使用高清摄像系统原位记录宣纸样品在氮气和空气中热分解的图像序列,并结合红外光谱测试宣纸在不同温度时对应的结构状态以分析相关热解过程。结果表明,宣纸在氮气热分解中颜色逐渐变黑,直径尺寸随着温度增加而减小,这与宣纸纤维逐渐降解炭化有关;在空气热分解中,宣纸颜色出现先黑后白的现象,是由炭化物在空气中氧化分解引起。亮度变化率(ΔL)和收缩率(Δd)可量化宣纸形态在热分解过程中的变化程度,其亮度约在150℃后逐渐降低,在氮气热分解中最终下降62.2%,尺寸收缩25.0%;在空气热分解中,宣纸的亮度下降63.2%后开始回升最终高于初始亮度,其尺寸收缩了50%。宣纸的颜色变化与内部纤维的热分解程度密切相关,将ΔL与热解转化率(α)进行回归分析,两者存在指数量化关系。基于所得指数模型,可根据宣纸的ΔL计算α值,进一步无损评估宣纸老化后其内部纤维组分的降解情况,为珍贵纸张的老化研究提供参考。

海藻酸钠类糖苷酶活性及其催化机理研究

本研究发现海藻酸钠(SA)具有类糖苷酶活性,并通过4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)和4-甲基伞形酮-β-D-葡糖苷(MUG)两种不同的糖苷酶底物验证了这一发现,同时对SA进行了催化动力学分析;再以重氧水(H_(2)^(18)O)代替普通水(H_(2)^(16)O),利用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)对PNPG的水解产物进行分析。结果表明,SA具有类糖苷酶活性,并且与天然糖苷酶的催化机制类似,即一对羧基分别充当质子供体和亲核试剂,来活化水分子或进攻异头碳,从而断裂糖苷键。

功能化壳聚糖基聚合物粘结剂在硅碳负极中的性能研究

以壳聚糖为基石,巧妙地引入羧基以提升其水溶性,并进一步接枝苯硼酸基团与羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS–OH)进行交联,成功制备出具有三维网状结构的聚合物粘结剂(CFPO)。这一创新设计不仅使粘结剂的水溶性得到显著提升,还增强了其与活性物质之间的相互作用,从而在电池循环过程中实现了更高的稳定性。此外,引入的柔性链段PDMS为锂离子的传输构建了高效通道,而接枝的苯硼酸基团中的硼元素则有助于锂离子的去溶剂化,进一步加速了锂离子的传输。因此,该粘结剂赋予电池卓越的锂离子扩散系数(充放电锂离子扩散系数均达到3.98×109),使电池在高电流密度下仍能维持优异的比容量,显著提升了电池的倍率性能,并实现了高达96.27%的首圈库伦效率。凭借其强大的粘结强度和高锂离子扩散系数,本研究所制备的粘结剂在硅碳负极中表现出色,为电池在高倍率循环时提供了快速且稳定的性能保障,因此,这种CFPO粘结剂无疑是硅碳负极中的杰出之选。