- 上海保圣流變儀助力閩南師范大張林宇教授�(tuán)�(duì)�(fā)表羧甲基纖維素和水溶性殼聚糖水凝膠合成的文章
- �(fā)布日期:2024-10-10 瀏覽次數(shù)�728
- 1.研究背景在紡織業(yè)蓬勃�(fā)展的背景�,印染部門是一�(gè)�(guān)鍵但又具有環(huán)境挑�(zhàn)性的部門,同�(shí)�(chǎn)生大量的�(jīng)�(jì)�(jià)值并造成�(huán)境退�。來自該工業(yè)的廢水被大量染料�(yán)重污�,對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威�,尤其是在未�(jīng)處理或管理不�(dāng)?shù)那闆r�。為了應(yīng)�(duì)這一困境,各種補(bǔ)救策略包括物理、化�(xué)并且已經(jīng)探索了生物學(xué)方法。吸附法由于其簡(jiǎn)單程序、可�(fù)�(dān)性以及在以下方面的卓越效�,因�,開�(fā)新的、高效的、成本有效的和環(huán)境可持續(xù)的吸附材料是必要��閩南師范大學(xué)張林宇教授團(tuán)�(duì)在《International Journal of Biological Macromolecules》期刊(IF=7.7)上�(fā)表了題目�“Hydrogels comprising oxidized carboxymethyl cellulose and water-soluble chitosan at varied oxidation levels: Synthesis, characterization, and adsorptive toward methylene blue”的文章(DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.134351),文章探索了�(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能研究。水凝膠具有�(fù)雜的三維聚合物網(wǎng)�(luò),在保水性和生物相容性方面表�(xiàn)出色,使其成為環(huán)境清潔應(yīng)用的理想候選��文章中測(cè)量水凝膠的流變特性的儀器就是我們上海保圣的RH-20流變儀,那么具體操作方法是什么呢�2.研究方法水凝膠的流變性能�(cè)�通過振蕩流變儀研究了WSC/42%OCMC、WSC/56%OCMC和WSC/66%OCMC水凝膠的流變特�。圖中示出了�(dāng)恒定�(yīng)變振幅為5%且溫度為25℃時(shí)的頻率掃描結(jié)果。在低頻范圍�(nèi),儲(chǔ)能模量(G′)超過損耗模量(G″�。表明在水凝膠中主要是彈性行�。該�(fā)�(xiàn)表明水凝膠具有強(qiáng)分子間相互作用的�(jié)�(gòu)良好的網(wǎng)�(luò),導(dǎo)致主要的彈性響�(yīng)。然�,當(dāng)頻率接近大約8Hz�(shí),(G′)超過(G″�,表明向更具粘性的行為�(zhuǎn)變。這種粘彈性的變化是由于水凝膠�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)在較高頻率下的破�,這導(dǎo)致降低的彈性和增加的粘性耗散。隨著頻率的增加,所有三種水凝膠的(G′)逐漸下降,而(G″)上升。該觀察證�(shí)了水凝膠�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)的重排和交聯(lián)�(diǎn)的破�,導(dǎo)致彈性降低和粘度增加。在圖中示出了在8Hz的頻率和5%的恒定應(yīng)變振幅下的溫度掃描的�(jié)�。在整�(gè)溫度范圍�(nèi)�25–80?C)對(duì)于所有三種水凝膠,(G′)保持高于(G″�,確�(rèn)其主要的彈性性質(zhì),并將其表征為理想的膠體凝膠。隨著溫度的升高,觀察到(G′)略有增�,這可歸因于增�(qiáng)的分子運(yùn)�(dòng)促�(jìn)了內(nèi)部結(jié)�(gòu)重排,緊湊有序結(jié)�(gòu)。相反,隨著溫度的增�,觀察到(G′)略微降�,這可能是由于形成了更有序和穩(wěn)定的分子�(jié)�(gòu),減少了變形過程中的能量耗散。比較三種水凝膠的流變性能,可以明顯看�,隨著OCMC氧化程度的增�,(G′)略有下降。這種趨勢(shì)可以用交�(lián)密度隨OCMC氧化程度的增加而增加來解釋,這增�(qiáng)了水凝膠的硬度但降低了其彈�。增加的交聯(lián)密度限制了聚合物鏈的流動(dòng)性,�(dǎo)致更剛性的�(jié)�(gòu),表�(xiàn)出降低的彈�。這一觀察結(jié)果與TPA得出的結(jié)果一致,�(jìn)一步證�(shí)了OCMC的氧化程度對(duì)水凝膠機(jī)械性能的影��WSC/OCMC水凝膠的流變性能3.�(jié)�在本研究中,使用水成功地合成了水凝膠�可溶性殼聚糖(WSC)和氧化羧甲基纖維素(OCMC)通過凍融法�(jìn)行不同程度的氧化。隨著OCMC氧化程度的提�,更多的羥基被氧化為醛基,促�(jìn)WSC和OCMC之間的分子間相互作用。這導(dǎo)致具有較大孔的水凝膠�(jié)�(gòu),這有助于改善�(jī)械性能。結(jié)�(gòu)表征證實(shí)了WSC、OCMC和水凝膠的成功合�。SEM分析顯示水凝膠具有相互連通的多孔�(jié)�(gòu),氧化程度越�,凝膠網(wǎng)�(luò)越致�。TGA分析表明,WSC的水溶性增�(qiáng)�(dǎo)致其熱穩(wěn)定性略有下�。同�(shí),醛基的引入也降低了OCMC的熱�(wěn)定�。然�,不同氧化程度的OCMC并沒有顯著改變OCMC的總體熱分解行為水凝膠溶脹測(cè)試顯示較高氧化水平的OCMC提高了水凝膠�(wǎng)�(luò)�(nèi)的交�(lián)密度,從而阻礙水分子滲透并隨后降低溶脹能力。力�(xué)性能�(cè)試表�,隨著OCMC氧化程度的增加,水凝膠中交聯(lián)�(diǎn)的數(shù)量增�,導(dǎo)致聚合物鏈之間更緊密的結(jié)�,從而增�(qiáng)了網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)的剛性,硬度�3.01 N�6.16 N。流變表征�(jìn)一步證�(shí),這些水凝膠主要是彈性的,并表現(xiàn)出理想的膠體凝膠行為。此外,吸附試驗(yàn)表明,WSC/66%OCMC水凝膠對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量�28.08mg/G。吸附動(dòng)力學(xué)符合化學(xué)吸附為主的過�,符合準(zhǔn)二級(jí)�(dòng)力學(xué)模型。吸附等溫線遵循多層吸附模式,符合Freundlich吸附等溫��
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