质子化交联壳聚糖对甲基橙的吸附研究

壳聚糖、尿素交联微球的缓释规律分析

壳聚糖、尿素交联微球的缓释规律分析 王海斌2，甘邱锋2，吴良展2，曾聪明2，何海斌1,2* 1福建农林大学农业生态研究所，福州（350002） 2 福建农林大学生命科学学院，福州（350002） E-mail：alexhhb@https://www.360docs.net/doc/8c4139184.html, 摘要：以壳聚糖为包膜材料，探讨了壳聚糖包膜尿素缓释规律，并运用扫描电子显微观察技术对缓释前后的微球物理结构进行表征。结果表明：包埋微球在浸泡的第1 d氮素释放量占总量的13.43％，34 d仅释放29.03％，符合缓释肥料标准。扫描电镜观察结果显示：微球浸泡前表面膜结构密实，浸泡34 d后微球表面膜形成大量突起的小孔，浸泡前后微球剖面网状结构没有发生明显变化。 关键词：壳聚糖；尿素；缓释肥料 1 引言 我国是一个农业大国，营养缺乏是限制我国农业生产的一个重要因素，化肥使用已成为农业增产主要措施之一。然而据统计，我国氮、磷、钾肥的平均利用率分别仅30％，20％，35％ [1]。肥料利用率普遍偏低不仅造成资源的浪费, 降低了农业生产的经济效益, 而且还带来了严重的环境问题[2]。因此研究如何提高肥料利用率已成为当前农业研究的一个热门课题。氮素是植物生长过程中所必须的三大营养元素之一，因此研究氮肥的利用率具有重要的现实意义。缓/控释肥料，是提高肥料利用率的一种有效措施。一方面，减少了大量肥料施用，进而降低了环境污染。另一方面，其一次施肥可满足作物整个生育期的生长需要；其环保性、简便性、高效性已受到大量学者的关注。本研究以无毒、耐热、耐碱、耐腐蚀、可生物降解的世界第二大天然产物壳聚糖作为原料，研究其包埋尿素后的缓释规律。以期为缓释氮肥的开发提供一定的理论基础。 2 材料与方法 2.1 实验材料 壳聚糖(浙江玉环海洋生物化学有限公司产品)、尿素、氨水、冰醋酸、硒粉、浓硫酸、十二烷基苯磺酸钠（LAS）、戊二醛(25%的水溶液)、碘化汞、硫酸钾、碘酸钾、氢氧化钾、双氧水（30％）、酒石酸钠、硫代硫酸钠（以上试剂均为分析纯） 2.2实验仪器 KDN-08消化炉（上海新嘉电子有限公司），凯氏定氮仪（上海新嘉电子有限公司），DJ-1电动搅拌仪（金坛市大地自动化仪器厂），250-B生化培养箱（国华仪器），UV-1600紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司），超低温冰箱（日本三洋株式会社），JSM-5310LV 扫描电子显微镜（日本电子）

改性壳聚糖的研究进展

改性壳聚糖的研究进展 1壳聚糖的理化性质 壳聚糖(chitosan，(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)是甲壳素(chitin,(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)部分脱乙酰化的产物。甲壳素广泛存在于蟹、虾以及藻类、真菌等低等动植物中，含量极其丰富，自然界每年产量约在100亿吨，是仅次于纤维素的第二大多糖。它是由葡萄糖结构单元组成的直链多糖，此多糖中含有数千个乙酰己糖胺残基，因此在分子间形成很强的氢键，导致其不溶于水和普通有机溶剂，这就大大限制了其应用范围。 将甲壳素在碱性条件下加热，脱去N-乙酰基后可生成壳聚糖。人们常将N-脱乙酰度和粘度(平均相对分子质量)作为衡量壳聚糖性能的两项指标。N-脱乙酰度是判定壳聚糖溶解性的依据，脱乙酰度越高，分子链上的游离氨基就越多，在酸中的溶解性就越好；而壳聚糖相对分子质量越大，分子之间的缠绕程度就越大，溶解度就越小。壳聚糖是自然界中唯一的一种碱性多糖，它一般是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。壳聚糖可溶于大多数稀酸，如盐酸、醋酸、苯甲酸溶液，且溶于酸后分子中氨基可与质子结合，使自身带上正电荷。甲壳素及壳聚糖的结构式如图1所示：

图1壳寡糖与壳聚糖的结构式 甲壳素和壳聚糖在自然界可以被各种微生物降解。微生物中的甲壳素酶(chitinase)可以随机地水解甲壳素的N-乙酰-β-(1-4)糖苷键。而壳聚糖可以被多种酶水解，包括壳聚糖酶(chitosanase)、麦芽糖酶、脂肪酶、以及各种来源的蛋白酶。在人体内甲壳素酶和壳聚糖酶并非普遍存在，通过测定显示N-乙酰壳聚糖在人血清中可以被人体内普遍存在的溶菌酶(lysozyme)降解。 壳聚糖的主链结构中引入了2-氨基，化学性质区别于3,6-羟基，与甲壳素相比增加了反应选择性的功能基团。由于C6-OH是一级羟基，C3-OH是二级羟基，空间位阻不同反应活性也不同，再加上C2-NH2，壳聚糖就具有三个活性不同的可供修饰的基团。根据不同的需要，被修饰的壳聚糖作为一种功能大分子广泛用于各种领域。由于壳聚糖只在酸性水溶液中溶解，而在中性或碱性水溶液中以及多数有机溶剂中不溶，限制了它的应用范围，因此科学家们采用衍生化的方法对壳聚糖进行改性获得了多种水溶性和可溶解于某些有机溶剂的衍生物，大大扩展了壳聚糖的应用范围。其中包括对壳聚糖进行N-,O-酰化，含氧无机酸酯化，醚化，N-烷基化，C6-OH和C3-OH的氧化，以及鳌合、交联等，在此过程中获得了许多性能良好，甚至是

壳聚糖水溶胶的制备与应用

壳聚糖水溶胶的制备与应用 摘要：壳聚糖是一种聚阳离子的生物二聚体，具有良好的组织相客性、生物可降解性和粘附性，在医学、生物学领域得到了深入的研究和广泛的应用。温敏性壳聚糖甘油磷酸钠是一种pH值中性的、在室温或低于室温时可长期保持液态、温度迭体温时可凝胶化的材料，有望成为药物，尤其是生物大分子制荆的载体和细胞支架材料。该文介绍了温敏性壳聚糖水凝胶的制备、特性、机制和应用等方面的研究进展。关键词：壳聚糖；水凝胶；制备；应用 一、壳聚糖水溶胶的制备 1、壳聚糖 壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖这种聚阳离子的生物二聚体主要通过对几丁质脱乙酰基获得。而几丁质则主要来自虾、蟹的外壳口。由于来源广泛，无毒性、具有良好的组织相容性、生物可降解性和粘附作用等，该材料在医学、生物学领域得到了深入研究和广泛应用。壳聚糖在中性和碱性环境下不溶解。Singer 等发现使脱乙酰度为 85 的壳聚糖溶解的最高 pH值为 6．2，超过此值就会出现水凝胶样沉淀。 2、壳聚糖水凝胶的制备 壳聚糖可通过化学和物理的方法交联制备成水凝胶。 2． 1化学交联

化学交联主要是通过化学交联剂反应形成三维结构，但交联剂一般都具有生物毒性，因此在应用前要尽量去除剩余的交联剂单体。. Wang等用戊二醛交联制备聚乙烯醇／壳聚糖半互穿网络水凝胶，讨论了交联的机理、成键过程(西夫碱) 。水凝胶形成过程中，西夫碱是通过壳聚糖的氨基和戊二醛的醛基反应生成的。加入聚乙烯醇(PVA) 是为了增强水凝胶的机械性能。吴国杰等将壳聚糖分别与聚醚、聚乙烯醇通过交联剂戊二醛制备聚醚一壳聚糖水凝胶和聚乙烯醇一壳聚糖水凝胶，并对它们的溶胀性能和机械性能进行了研究。 Mahdavinia等将丙烯酸和丙烯酰胺加入到壳聚糖中，以过硫酸钾(KPS)作为基本引发荆，亚甲基二丙烯酰胺(MBA)作为交联剂制成水凝胶，研究了该水凝胶的结构和溶胀性能。 Chen等制备了Genipin-N，O-羧甲基壳聚糖( NOCC) ／海藻酸钠水凝胶。Genipin是一种自然发生的交联剂，比戊二醛具有明显低细胞毒性，并能在形成水凝胶过程中更少地形成半互穿网络结构。Ji nghong等将线形羧甲基壳聚糖(CMCS)和N一异丙基丙烯酰胺(PNIPA)通过无机黏土交联得到一种新型温敏性和pH敏感性半互穿网络水凝胶。这种通过黏土交联的半互穿网络水凝胶至少能延长800％，且能即时完全地恢复。 化学交联法也有不加化学交联剂的，如Baran等将淀粉氧化生成聚醛，然后与壳聚糖通过还原性烷烃化交联形成水凝胶，研究讨论了淀粉含量对水凝胶性能的影响。 2． 2物理交联

壳聚糖静电纺丝

壳聚糖静电纺丝 1 概述 关于纯壳聚糖溶液体系静电纺丝的报道却不多。可能是在高的静电压下，壳聚糖主链上的离子之间的斥力阻碍了电纺纤维的形成，尤其是在射流中的弯曲不稳定性和鞭动不稳定性出现的时候，这就造成了纯的壳聚糖体系静电纺丝的困难关于壳聚糖静电纺丝更多的报道是关于将壳聚糖与其他聚合物混合电纺成纤维的。选择与其他较为容易电纺成纤的高分子混合纺丝，不仅可以改善壳聚糖本身不易电纺的缺点，还可以赋予壳聚糖纤维一些新的性能。最常见的是壳聚糖与聚乙烯醇混合电纺成纤。通过调节溶液浓度和原料配比，壳聚糖与PVA 混合溶液可以通过静电纺丝得到光滑完好的纤维，并作为组织工程支架或伤口敷料在生物医用材料领域有很好的应用前景。壳聚糖还能与其他一些合成高分子混合制备电纺纤维，如壳聚糖和PEO，壳聚糖和PVP等。静电纺丝技术制备出的纤维膜具有纤维直径小、比表面积大的特点，更有利于细胞的粘附和增殖，是理想的组织工程支架材料。近年来，对静电纺丝装置的改进使静电纺丝技术得到了迅速发展，同轴静电纺丝就是其中一种。核壳结构电纺丝可以在内层负载某些药物和生物活性因子，作为药物缓释载体及组织工程支架。壳聚糖是一种具有良好的生物相容性和生物可降解性的天然高分子，而羟基磷灰石是天然骨的主要成分，具有骨传导性和诱导性，两者在组织工程领域应用很广泛。 2 静电纺丝技术

静电纤维制造是目前得到纳米纤维最重要的基本方法之一。这一技术的核心，是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，经溶剂蒸发或熔体冷却而固化得到纤维状物质，因而这一过程又称为静电纺丝，简称电纺。电纺最早出现于1934年，Fomlllals在一篇专利中首次介绍了利用静电斥力获得聚合物纤丝的方法。20世纪80年代后，尤其是90年代中期以来，随着纳米技术的快速发展，电纺丝技术越来越引起人们的关注，静电纺丝的理论研究才。有了进一步的深入发展。 静电纺丝的基本装置基本上由三部分组成：一个高压静电发生器，一个顶部带有小孔的装有聚合物溶液或熔体的细管及一个金属收集屏。聚合物的熔体或溶液的输送速度可由空气压力、微量注射泵控制，也可通过把装有液体的储液管与水平成一定角度放置从而由聚合物本身的重力来控制。高压电场的两极分别与聚合物液体、收集装置相连。在静电纺丝中，常常通过插入聚合物液体中的金属丝，或通过毛细管出口处与聚合物液体相连的金属夹，使聚合物液体接上高压电；收集装置通常为接地的金属箔、金属网或转鼓。 静电纺丝过程中，在高压电场的作用下，悬于毛细管出口的聚合物溶液或熔体的半球液滴变形为锥形，其锥形的角度为49度。随着电场强度的进一步提高，当液滴表面由于所带电荷形成的静电排斥力超过其本身的表面张力时，在泰勒锥的顶端形成液体细流，带有电荷的液体细流在电场中流动，进一步受到拉伸作用，同时溶剂蒸发(或熔体冷却)，成为超细纤维并沉积在接收装置上，形成无纺超细纤维膜。

壳聚糖在污水处理中的应用综述

壳聚糖在污水处理中的应用 肖哲王磊超位云侠彭仁杰谭宾 (材料科学与工程材化一班) 摘要：本文综述壳聚糖作螯合剂或絮凝剂对重金属离子、有机物质及食品加工废水的处理，并介绍了壳聚糖的改性。壳聚糖是由甲壳素经过脱乙酰作用得到，是一种绿色的天然高分子絮凝剂，而且其来源广泛，有着很好的发展前景。未来发展的方向是对壳聚糖进行改性，使其性能更加优良，对污水处理能力更加高效。关键词：壳聚糖重金属废水絮凝剂络合改性 壳聚糖是甲壳素经过脱乙酰作用得到的，具有优良的生物亲和性，无毒，易于化学改性。作为一种天然高分子絮凝剂，其来源丰富价格低廉，在污水处理方面比传统的合成化学絮凝剂投入量少、沉淀速度快、去除率高，而且其去除物没有二次污染，为此，壳聚糖在污水处理方面有着极其重要的应用。 壳聚糖分子链上分布着许多羟基和氨基，可以形成多种分子内和分子键氢键，因其独特的大分子结构，有着优良的吸附、络合、交联和絮凝作用。壳聚糖用于污水的处理是其最早的应用之一，主要可以用作金属离子的螯合剂和活性污泥的絮凝剂。壳聚糖还可以进行薄膜化、微纤化和微球化处理，以及酰化、碱化、羟基化和烷基化等化学改性，以达到提高其稳定性和使用性能的目的。 1.壳聚糖在含重金属离子废水处理中的应用 随着工业的快速发展，人类对环境的污染也正在日趋严重，而环境污染对人类造成的巨大危害也让让人们认识到保护环境的重要性。近年来人们对污水中的重金属离子的处理也越发的重视，开发出了各种各样的方法来处理污水中的重金属离子，常用的技术方法主要有过滤、化学沉降、离子交换、吸附和电分离等。但这些技术在除去污水中的重金属时存在一定的局限性，如化学沉降法在除去微量的金属离子时效果不明显。 壳聚糖分子上存在大量的氨基，可以通过配位键与金属离子络合，形成稳定的络合物；并且壳聚糖还可以