【摘 要】
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粉末态的碳纳米管(CNTs)具有高度发达的中孔结构以及较大的比表面积,不仅可以用于吸附污水中的重金属离子、有机污染物,还可以用于吸附人体血液中的中分子毒素物质(如VB12)及大
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粉末态的碳纳米管(CNTs)具有高度发达的中孔结构以及较大的比表面积,不仅可以用于吸附污水中的重金属离子、有机污染物,还可以用于吸附人体血液中的中分子毒素物质(如VB12)及大分子蛋白类(如低密度脂蛋白,LDL)低密度脂蛋白等,是一种很好的吸附材料,可望用于水处理和医疗领域中的血液灌流。但制备态的CNTs成粉体状,直接应用存在难以回收且会造成二次污染,因此本论文研究将CNTs与高分子粘结剂海藻酸钠复合,采用滴球工艺结合溶胶-凝胶法制备海藻酸钠/CNTs凝胶球,再通过冷冻干燥制备海藻酸钠/CNTs复合小球,通过其对VB12的吸附作为其吸附能力及孔结构调控的判据,并进一步采用致孔剂对复合小球致密表层造孔,研究其对人参皂苷的吸附能力,以期用于中药提纯。首先,采用滴球工艺结合溶胶-凝胶法、冷冻干燥技术制备了高CNTs含量的海藻酸钠/CNTs复合小球。通过改变温度、辅助酸反应和添加盐(Na Cl)的方法研究纯海藻酸钠溶液粘度的影响因素及调控方法,发现温度对降低海藻酸钠溶液的粘度十分有效。加入CNTs后,结合海藻酸钠的浓度改变及温度调控,可使复合体系中的CNTs含量达到70%时也能顺利滴球。最终在海藻酸钠的浓度小于1.5 wt%及65℃条件下成功制备了CNTs含量为70%的海藻酸钠/CNTs复合小球,并具有较好的球形度,冷冻干燥后的海藻酸钠/CNTs小球具有多孔特征。由于滴入CaCl2溶液中的凝胶小球表面形成致密的海藻酸钙“蛋壳”层,导致其对VB12的吸附速率和吸附量均较低,主要是因为壳层阻碍了被吸附物的扩散,复合小球内部的CNTs吸附潜力得不到充分应用。为此,分别采用两种致孔剂Ca CO3晶须和Na2CO3在凝胶球表面进行造孔,造孔之后海藻酸钠/CNTs复合小球对VB12的吸附量分别为37.73和36.67 mg/g,较造孔前提高了27%~30%。若将两种造孔剂进行复配,可使得复合小球对VB12的吸附量可达39.95 mg/g,表明壳层的致密结构有所改变,被吸附物向小球内部的扩散得到改善。最后,将孔结构调控后的海藻酸钠/CNTs复合小球用于人参皂苷的吸附。对比研究了海藻酸钠/CNTs复合吸附小球、商用大孔树脂(MR)小球和活性炭(AC)小球对人参皂苷的吸附能力,海藻酸钠/CNTs复合小球吸附人参皂苷具有明显的优势,吸附量可达33.87 mg/g,分别是MR和AC的1.5倍、2倍,因而将其应用于人参皂苷的提纯应也具有较大的潜力。
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