【摘 要】
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基于天然多糖的新型絮凝剂在水处理、食品、制药等领域具有广阔的应用前景,近年来受到了广泛关注。右旋糖酐是一种微生物多糖,有良好的水溶性、生物相容性和生物降解性。本研究在酶法制备高分子量右旋糖酐的基础上,通过交联、酯化等改性手段在右旋糖酐分子链上引入絮凝活性基团,以开发安全环保的右旋糖酐基高分子絮凝剂。具体研究结果如下:(1)首先通过交联法采用ε-聚赖氨酸(PL)对右旋糖酐进行改性,制备了一种阳离子型
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基于天然多糖的新型絮凝剂在水处理、食品、制药等领域具有广阔的应用前景,近年来受到了广泛关注。右旋糖酐是一种微生物多糖,有良好的水溶性、生物相容性和生物降解性。本研究在酶法制备高分子量右旋糖酐的基础上,通过交联、酯化等改性手段在右旋糖酐分子链上引入絮凝活性基团,以开发安全环保的右旋糖酐基高分子絮凝剂。具体研究结果如下:(1)首先通过交联法采用ε-聚赖氨酸(PL)对右旋糖酐进行改性,制备了一种阳离子型右旋糖酐交联衍生物絮凝剂。通过响应面法优化制备条件以提高产物产率。最优制备条件为:反应p H为8.8,PL用量为2.2g/g右旋糖酐,交联剂用量为0.9m L/g右旋糖酐。对应的产率为119.7±1.9%。用高岭土悬浊液检验产物的絮凝活性,通过响应面法优化絮凝条件以提高絮凝效率。最优絮凝条件为:絮凝p H为6.3,絮凝温度为36℃,絮凝剂用量为86mg/L。对应的絮凝效率达到96.0±1.5%。絮凝过程中的机理包括电荷中和和吸附架桥。(2)其次通过酯化法采用PL对右旋糖酐进行改性,制备出一种阳离子型右旋糖酐酯化衍生物絮凝剂。絮凝活性检测结果显示,在p H为6,温度为30℃,絮凝剂用量为40mg/L时,絮凝效率最高,在沉降120s时达到稳定值99.8%。絮凝机理主要是电荷中和和吸附架桥。将产物用于大肠杆菌培养液絮凝研究,结果显示,在碱性条件下絮凝难以进行,而在中性和酸性条件下絮凝效果明显,最大絮凝效率超过99%。(3)接下来探究了阳离子型右旋糖酐酯化衍生物絮凝剂在甘蔗汁澄清中的应用。对制备过程中反应试剂用量进行了优化,结果显示,当羧基活化剂用量为PL的1/10,PL用量为右旋糖酐质量的1/2时,所得产物对甘蔗汁的澄清能力最强,在用量为118mg/L时,澄清效率达到91.4%。澄清机理包括电荷中和和吸附架桥。生物酶降解实验结果表明,产物可以通过右旋糖酐酶酶解法进行生物降解。(4)最后利用柠檬酸对右旋糖酐进行酯化改性,制备出一种阴离子型右旋糖酐基絮凝剂。用赤铁矿悬浊液检验了产物的絮凝活性,结果显示,在p H为6,温度为40℃,絮凝剂用量为24mg/L时,絮凝效率最高,在沉降150s时达到稳定值88.5%。综上,本研究为新型多糖基絮凝剂的开发和应用提供了参考和经验,为今后的研究工作奠定了基础。
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