1、,單分散性殼聚糖微球的制備及其對Cr（）吸附性能的實驗研究,北京化工大學,指導老師：劉君騰 副教授 組長：李澤洲 組員：于杰平、周遨,1、文獻綜述 2、實驗內容 3、實驗與方法 3.1 實驗原理、材料及裝置 3.2 實驗方法 4、結果與討論 4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球； 4.2 殼聚糖微球對Cr()吸附性能的實驗研究； 5、結論,內容提要,可生物降解聚合物微球的研究日益受到醫藥、食品、化工等領域的重視；而傳統方法制備的微球單分散性差，形狀不規則； 含鉻廢水對人體健康以及生態環境都有著極大的危害。治理鉻污染受到人們的普遍重視。,1、文獻綜述,殼聚糖（chitosan）是由甲殼素（

2、chitin）經脫乙?；磻?，具有良好的生物可降解性、生物相容性，且無毒害等。 殼聚糖大分子中有活潑的羥基和氨基，特定條件下可生成各種具有不同性能的殼聚糖衍生物，已得到廣泛應用。,1、文獻綜述,傳統微球制備方法 乳化-交聯法 乳化-溶劑蒸發法 單凝聚法 復凝聚法 噴霧干燥法,缺點 尺寸不均一 制備效率低 重復性差 形態、大小難以控制,1、文獻綜述,利用微通道裝置制備出的微球粒徑均一、可控，單分散性好。,1、文獻綜述,傳統鉻廢水處理方法 離子交換法 還原沉淀法 電解法,缺點 耗鹽量大 二次污染 成本高,1、文獻綜述,2、實驗內容,實驗裝置示意圖：,實驗原理： 微尺度下，影響流體流動和分散的主

3、要作用力包括粘性力、慣性力和界面張力。其中，界面張力和粘性力起著重要作用。 微通道中液滴的形成主要由界面張力和連續相剪切力的競爭決定。,表征方法： 1）w/o液滴尺寸的測定；2）微球形態的觀察,3.1 實驗原理、材料及裝置,實驗裝置：,實驗原理： 天然高分子殼聚糖因其分子結構上氨基、羥基在酸性條件下能與金屬離子形成配位鍵而具有極強的螯合能力。 檢測指標： 取不同時間的樣液稀釋1000背后測其分光度值,3.1 實驗原理、材料及裝置,1）W/O液滴的制備 以濃度1%w/v的殼聚糖醋酸溶液作為水相，以加入一定量Span80的液體石蠟溶液作為油相，分別將油相和水相裝入相應的注射器中，用恒流泵控制兩相流

4、量，得到單分散性殼聚糖W/O液滴。 2）殼聚糖凝膠的制備 將W/O液滴收集到1mol/L的NaOH溶液中，兩相分離，液滴進入水相并迅速固化，將溶液倒入分液漏斗中靜置2小時后取出微球，用去離子水清洗微球至NaOH洗凈。 3）交聯固化 將25%v/v的戊二醛水溶液倒入殼聚糖凝膠微球中，進行交聯固化45h，取微球并洗凈，常溫干燥，制得成品。,3.2 實驗方法,1）殼聚糖微球以及Cr()溶液的配制： 運用滴加成球法制備出一批殼聚糖微球作為吸附劑；取C(Cr2O7) =10000mg/L的溶液10ml稀釋至100ml，所得溶液作為待吸附溶液。 2）吸附反應以及待測樣液的采集： 取潔凈干燥的500ml錐形

5、瓶，將10ml（殼聚糖溶液體積）微球以及100ml待吸附溶液加入錐形瓶中，用保險膜封好后立刻放入恒溫振蕩箱中，分別在10min、20min、30min、60min、120min、180min時刻取樣12ml，將樣液移入膠管中并編號。注意：每次取樣后應調節溶液PH。 3）待測樣液分光度的測定： 將所得樣液稀釋1000倍后加入2.5ml顯色劑（二苯碳酰二肼），于UV-VIS測定其分光度（=540nm）。,3.2 實驗方法,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,流型的研究-液-液兩相流型的考察 流型的研究-乳化劑用量的考察 流型的研究-流型圖的考察 液滴尺寸的影響因素-兩相流量的影響 液滴尺寸

6、的影響因素-殼聚糖濃度的影響 殼聚糖微球的表征,流型的研究-液-液兩相流型的考察 通過選擇注射器型號，調控兩相流量，在微通道中得到不同流型：,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,液滴流,（液滴）射流,液柱流,平行流,圖一 兩相流量對兩相流型的影響,流型的研究-乳化劑用量的考察,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,以0.5%(w/v)殼聚糖醋酸溶液為分散相，在液體石蠟中加入Span80作為連續相，固定兩相流量比為1:1，流量控制為26uL/min,圖2. 兩相流型隨Span80濃度的變化 （a. 不加Span80；b. CSpan80=0.001%w/w；c. CSpan80=0

7、.003%w/w； d. CSpan80=0.005%w/w；e. CSpan80=0.02%w/w；f.CSpan80=0.05%w/w）,流型的研究-流型圖的考察 以0.5%(w/v)殼聚糖醋酸溶液為分散相，在液體石蠟中加入Span80作為連續相，調控兩相流量比：,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,圖3. T型微通道中液-液兩相流型圖（CSpan80=0.006%w/w）,液滴尺寸的影響因素-兩相流量的影響 連續相為含有0.109%w/w Span80的液體石蠟，分散相為0.5%w/v殼聚糖醋酸溶液，固定Qc:Qd=38:1,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,圖4. 液

8、滴直徑隨總流量的變化 （a. Qc:Qd=500L/min:13L/min；b. Qc:Qd=1000L/min:26L/min； c. Qc:Qd=2033L/min:53L/min；d. Qc:Qd=4066L/min:107L/min）,液滴尺寸的影響因素-兩相流量的影響 連續相為含有0.109%w/w Span80的液體石蠟，分散相為0.5%w/v殼聚糖醋酸溶液，固定水相流量為53L/min，改變油相流量,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,圖5. 液滴直徑隨兩相流量的變化 （a. Qc:Qd=355L/min:53L/min；b. Qc:Qd=536L/min:53L/min

9、； c. Qc:Qd=968L/min:53L/min；d. Qc:Qd=2033L/min:53L/min）,液滴尺寸的影響因素-殼聚糖濃度的影響 連續相為含有0.109%w/w Span80的液體石蠟，分散相為一定濃度殼聚糖醋酸溶液，固定Qc:Qd=18:1,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,圖7. 液滴直徑隨殼聚糖濃度的變化,殼聚糖微球的表征 將25%v/v的戊二醛水溶液倒入殼聚糖凝膠微球中，進行交聯固化，并離心。由激光粒度儀對殼聚糖微球粒度進行分析。,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,圖8.殼聚糖微球的粒徑分布,粒度分析報告得出平均粒徑dAV為459.5m。,殼聚糖

10、微球的表征 制備的液滴直徑約為450m，交聯過程中有一定溶脹，戊二醛溶液中的微球如圖9所示；常溫干燥后的微球粒徑約為130m，電鏡照片如圖10所示：,4.1 T型微通道法制備單分散性殼聚糖微球,圖9. 經過固化后的微球,圖10. 交聯后干球電鏡照片,實驗條件：Cr()：100ml，1000mg/L; 溫度：24.5-25.5 殼聚糖濃度3%;HCL:1mol/L;振蕩速率：150r/min,4.2 殼聚糖微球對Cr()吸附性能的實驗研究,固定油水兩相溶液，通過調控兩相流量比，改變兩相接觸剪切力，可以出現不同流型：液滴流、（液滴）射流、液柱流和平行流；通過乳化劑濃度的變化改變兩相流體與通道壁面的浸潤性，從而改變兩相流型 可以通過調控兩相流量改變兩相剪切力和改變表面活性劑Span80濃度，影響液-液兩相界面張力及連續相與壁面張力來控制液滴尺寸；殼聚糖濃度的變化直接影響分散相（水相）的粘度，隨殼聚糖的濃度增大，其粘度也越大，所形成