高效去除水中重金属的功能化水凝胶研究进展

综述了多系列水凝胶功能化方法 (包括化学改性法、接枝共聚法、纳米复合法和构建多重网络法)及其对水中典型重金属的吸附特性,重点总结了纳米复合法和构建多重网络法对水凝胶吸附特性、稳定性等强化规律和原理,进一步展望了功能化水凝胶的发展方向以及高效、稳定、廉价、高选择性等特征需求,为水凝胶的创新研发及其实际应用提供了参考和指导。     

羧甲基纤维素基复合水凝胶的研究及应用进展

羧甲基纤维素(CMC)水凝胶是一种具有亲水性的天然三维聚合物材料,具有高吸水性,因此以羧甲基纤维素钠制备的水凝胶安全无毒可生物降解,被广泛应用于医药、食品、农业和环境等领域,作为保鲜材料、抗菌材料、生物传感器、药物输送系统和去除重金属的吸附剂。本文按CMC复合水凝胶材料来源的不同,分类综述了大分子/CMC水凝胶、单体/CMC水凝胶和无机物/CMC水凝胶的研究进展、功能特性以及应用领域,为羧甲基纤维素复合水凝胶的研究提供一定的思路和理论依据。总结此方向研究中不同材料对羧甲基纤维素复合水凝胶性能的提升情况,同时对羧甲基纤维素水凝胶的应用前景进行了展望。     

辐射诱导合成水凝胶及其处理重金属废水的研究进展*

水凝胶是一种经适度交联而具有三维网络结构的新型功能高分子材料。制备水凝胶因操作简单、无须添加交联剂和引发剂等优点而受到关注。传统的处理重金属废水的方法或成本较高,或效率低,利用水凝胶处理重金属废水成为一种新的颇具潜力的方法。本文综述了辐射法制备水凝胶及其在重金属吸附去除方面的研究进展包括材料的制备、改性、去除重金属性能等方面的研究进展,并指出了水凝胶去除重金属的发展前景和今后的研究方向。     

天然高分子材料水凝胶的制备及其应用进展

水凝胶是一种由高分子聚合物构成的三维网络材料,用自然界中天然存在的高聚物及其衍生物材料构建水凝胶,具有生物相容性、环境敏感性高、生物可降解性和对环境无污染等优势。本文介绍了近几年天然高分子水凝胶材料在医药卫生、食品、农业和环保等领域的应用情况;并按材料来源的不同,分类综述了蛋白质、多肽类水凝胶,海藻多糖水凝胶,动物多糖水凝胶,植物多糖水凝胶,其改性和制备复合水凝胶的最新技术、功能特性以及应用领域;最后对天然高分子水凝胶制备的改进方向和重点应用领域进行了展望。     

纤维素基智能凝胶的制备、结构及性能研究

纤维素是自然界中最丰富的生物质资源,因其具有可再生性、生物相容性、无毒、可降解等诸多特性,纤维素及其衍生物不仅广泛应用于传统的工业领域,而且在药物控释、组织工程、可穿戴设备材料等领域也有着广阔的应用前景。受到工程技术应用需求的驱动,以纤维素及其衍生物为基材的智能凝胶材料已成为目前的研究热点。作者系统研究了纤维素基智能凝胶材料的制备、结构及性能。主要内容如下： 1.制备了纤维素基气凝胶并对其进行疏水改性,研究了疏水改性后的纤维素气凝胶材料在水下吸附气体的能力,并设计了纤维素基智能捕集器,用于连续不断地吸附从海底释放的甲烷气体。 2.制备了TEMPO氧化的纳米纤维素纤维,并将其用于增强聚丙烯酰胺/明胶形状记忆水凝胶的力学性能;制备的复合水凝胶展示了较好的形状记忆行为,并且该水凝胶的形状记忆性能具有较好的可重复性。 3.利用羧甲基纤维素制备了对多种金属阳离子响应的形状记忆水凝胶;能够通过改变羧甲基纤维素与金属离子之间的交联密度,调节该水凝胶的力学性能。 4.将羧甲基纤维素钠与聚丙烯酸（PAA）复合制备出具有较优异机械性能和自修复性能的聚丙烯酸/羧甲基纤维素钠水凝胶。通过简单的浸泡法,将该复合水凝胶浸泡在氯化钠（NaCl）溶液中,可以促进CMC和PAA之间的链缠结,进一步提升其机械性能。此外,由于水凝胶的导离子性,制备的水凝胶具有良好的传导性能,有望实现在电子皮肤或可穿戴设备中的应用。     

丙烯酸基水凝胶处理重金属废水的研究进展

重金属废水因其对环境污染严重、危害人类健康而越来越引起人们的重视。丙烯酸基高分子水凝胶由于含有多种功能基团和大量的活性吸附位点,在重金属吸附方面发挥了重要作用。本文主要综述了丙烯酸基高分子水凝胶在重金属废水处理方面的研究进展,总结和归纳了其制备方法和分类等,分析了聚丙烯酸基高分子水凝胶作为吸附剂在重金属废水处理方面存在的问题,并对其后续应用和研究进行了展望。     

基于纤维素的气凝胶材料

纤维素是自然界中储量最为丰富的一种天然高分子。作为继无机气凝胶和合成聚合物气凝胶之后的第三代气凝胶,纤维素基气凝胶材料兼具绿色可再生的纤维素材料和多孔气凝胶材料两者的优点,成为纤维素材料研究与应用中的一个热点。本文梳理了纤维素基气凝胶材料的发展脉络,综述了纤维素基气凝胶材料的研究进展。重点对纤维素基气凝胶的制备方法进行了总结,包括基于含水溶剂和无水溶剂的纤维素直接溶解法及源自植物纤维素和细菌纤维素的纤维素纳米纤维的水相分散法。介绍了纤维素基气凝胶力学性能的提高和功能性开发的最新研究结果。最后对纤维素基气凝胶材料的发展前景和研究方向进行了展望。     

聚丙烯酸盐-丙烯酰胺水凝胶的制备及对重金属离子吸附性能的研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,K2S2O8为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成P(AA-AM)水凝胶,通过正交实验优化了P(AA-AM)水凝胶的制备工艺.对制备的P (AA-AM)水凝胶进行了SEM和XPS分析,探讨了P(AA-AM)水凝胶对Cu2+、pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附等温线和吸附动力学行为,研究了P(AA-AM)水凝胶的粒径、吸附温度、pH值和重金属离子的初始浓度对P(AA-AM)水凝胶吸附性能的影响.实验结果表明,所制备的P(AA-AM)水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,其表面的氨基和羧基残基能够与重金属离子发生螯合反应.减小P(AA-AM)水凝胶粒径、增大溶液pH值、升高吸附环境温度均有利于吸附反应的进行.粒径为0.097 ～0.15 mm的P(AA-AM)水凝胶粉末,在35℃、pH=5的条件下进行吸附等温线实验,得到水凝胶对重金属Cu2+,pb2+,Zn2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为186,588,208和403 mg/g.P(AA-AM)水凝胶对重金属离子的吸附符合准二级动力学模型(R2＞0.98),吸附等温线符合Langmuir吸附等温线(R2＞0.95).干扰离子实验和理论模拟均证明P(AA-AM)水凝胶对pb2+具有良好的吸附性.     

纳米纤维素基吸附材料

纳米纤维素是一大类微纤单元直径在纳米级(2~100 nm)的新型纤维素材料,因其长径比高、比表面积大、力学性能优异及表面易于化学修饰,成为现今生物质吸附材料领域的研究热点。本文总结了近年来纳米纤维素基吸附材料方面的研究成果,介绍了以纳晶纤维素(NCC)、纳纤化纤维素(NFC)以及细菌纤维素(BC)为基材的吸附材料,及其在移除染料、重金属、CO_2气体和其他污染物(如抗生素、芳香族有机物、放射性元素、易挥发的有毒有机物)的研究进展。最后,本文对纳米纤维素基吸附材料存在的问题进行探讨,并对其未来发展前景进行了展望。     

纤维素基气凝胶的制备及功能材料构建

气凝胶是将凝胶中的溶剂或水分被除去后,其空间网状结构的介质变为气体,外表呈固体状的一类材料。它们具有超低密度、均一纳米级孔径、高孔隙率和高比表面积的特性,同时又融入了自身优异性能,是一类具有广阔发展前景的功能材料。纤维素作为地球上储量最大的多糖大分子,具有安全、稳定、无毒、可生物降解等优点。以纤维素为基体的气凝胶除具备传统气凝胶的结构特征和优势外,通过结构设计或复合改性可构建为各种高性能材料。本文主要介绍近年来纤维素基气凝胶的制备方法及各种功能改性。着眼催化、电磁、隔热、医用、分离纯化等方面的应用,综述纤维素基气凝胶的构建及最新研究进展,并针对纤维素基气凝胶在材料构建中的问题及应用前景进行了展望。     

甲基丙烯酸接枝纳米纤维素水凝胶的制备及吸附性能研究

本文通过酸解法制备纳米纤维素(nCE),再利用自由基聚合法将甲基丙烯酸(MAA)接枝到纳米纤维素上,得到含有多孔结构的纤维素基水凝胶,并以制备的水凝胶作为吸附剂处理染料废水。用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、和扫描电镜(SEM)技术对其进行了表征。讨论了吸附时间、pH、染料初始浓度、吸附剂用量对染料去除率的影响,优化了吸附条件。并对吸附机理进行了探讨,吸附动力学符合准二级动力学模型,平衡吸附等温线与Langmuir吸附等温方程拟合。通过对吸附等温线的拟合,计算得到了吸附剂对亚甲基蓝(MB)的最大吸附量为1250.00 mg·g~(-1)。     

甘蔗渣纤维素的改性及应用进展

甘蔗渣纤维素是一种环保的绿色高分子材料、具有可再生性,对其进行高效改性应用范围越来越广泛。文章介绍了甘蔗渣纤维素的结构和性质,综述了化学改性甘蔗渣纤维素的研究进展,包括甘蔗渣纤维素醚类反应、酯类反应、接枝共聚物以及其均相改性方法。概述了改性甘蔗渣纤维素作为吸附剂、复合材料及其他功能材料研究应用现状,并展望了改性甘蔗渣的发展前景。     

氨基硫脲改性纤维素的合成及其对Hg(Ⅱ)的吸附

通过氯化和胺解两步反应,对玉米秸秆纤维素骨架中的羟基进行化学改性,得到氨基硫脲改性的纤维素。通过红外光谱和电子能谱对该改性玉米秸秆纤维素进行了表征,并研究了作为吸附剂对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附能力。结果表明:所获得的氨基硫脲改性纤维素对Hg(Ⅱ)的最大饱和吸附量为499.6mg/g;吸附模型符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,拟合系数R2在0.98以上;改性纤维素材料表面富有的氨基硫脲官能团与重金属Hg(Ⅱ)离子发生的表面络合作用,增加了其吸附性能。     

氧化纤维素增强胶原水凝胶

对纤维素进行氧化,得到醛基化的氧化纤维素,将其作为大分子交联剂制备了氧化纤维素改性胶原水凝胶.通过扫描电镜、力学性能及流变学测试,对改性胶原水凝胶的结构和性能进行了表征.研究结果表明,与纯胶原水凝胶相比,氧化纤维素改性胶原水凝胶的力学性能和热稳定性都得到了明显改善,其压缩破坏强度比纯胶原水凝胶提高了1个数量级以上.此外,氧化纤维素的引入,并未出现一般化学交联剂改性所带来的细胞毒性,并保持了胶原水凝胶良好的生物相容性.为改性胶原水凝胶在组织工程材料领域的应用提供依据.     

微波辅助细菌纤维素酯的制备及对Pb(Ⅱ)的高效去除

以细菌纤维素(BC)为原料,通过微波辅助酯化改性的方法制得了两种改性细菌纤维素,细菌纤维素黄原酸酯(XMBC)和细菌纤维素硫酸酯(SMBC)。对所制备的样品进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜-电子能谱(SEM-EDS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和BET比表面积分析,通过续批式实验考察其对Pb(Ⅱ)的去除效果。研究了pH值、反应时间、温度、污染物初始浓度、离子强度对其吸附能力的影响以及材料再生性能。结果表明,改性细菌纤维素的比表面积和孔容均有上升,其对Pb(Ⅱ)的吸附量随反应温度和离子强度的增加而降低,最优pH值为5.0。巯基的引入增强了细菌纤维素对Pb(Ⅱ)的吸附能力,改性后的吸附剂显示出比原始BC更优异的吸附性能,其中XMBC和SMBC的最大吸附量分别为144.93和126.58 mg·g^-1,该吸附过程符合准二级速率方程和Langmuir等温吸附模型。材料对Pb(Ⅱ)的吸附是自发的放热过程,且吸附剂易于再生和重复回收。因此, SMBC和XMBC作为从水中富集分离重金属的新型材料具有及大应用前景。     

细菌纤维素的最新研究进展

纤维素是地球上含量最丰富的天然高分子材料,可分为植物纤维素和细菌纤维素两类.和植物纤维素相比,细菌纤维素具有更高的纯度和更好的性能.细菌纤维素具有多孔的纳米网状结构、高聚合度、高纯度、高结晶度、优异的力学性能和生物相容性等优点,作为一种天然可再生高分子材料,近年来备受关注.本综述介绍了制备细菌纤维素的主要方法,归纳总结...     

基于环糊精的新材料的研究进展

从纳米粒子、水凝胶、纤维材料和环糊精高分子等方面介绍了近年来以环糊精为基础研制的新材料的研究进展。目前以环糊精为基础的纳米粒子材料有核壳结构的纳米粒子、环糊精的化学接枝与共聚、环糊精与无机非金属材料的复合和含环糊精的囊泡材料;以环糊精为基础的凝胶材料有水凝胶和有机凝胶两种材料;此外还有以环糊精为基础的纤维材料、环糊精高...     

辐射交联制备改性CMC水凝胶的溶胀行为研究

利用丙烯酰胺 (AAm)接枝改性纤维素 ,然后进行羧甲基化反应得到高取代度的丙烯酰胺 羧甲基纤维素钠 (AAm CMC Na) .对该材料进行γ射线辐照制备出新型改性CMC水凝胶 .研究了这种水凝胶的溶胀动力学、交联动力学以及温度、pH值和无机盐浓度对水凝胶溶胀行为的影响 ,并与CMC Na水凝胶进行了比较 .结果表明 ,该水凝胶和CMC Na水凝胶相比 ,优点在于辐照交联所用的剂量下降 ,而且所需的CMC浓度减少 .AAm CMC Na水凝胶的溶胀度随温度升高而增大 ,在pH为 6～ 8范围内达到最大值 ,并随无机盐浓度与吸收剂量增加而下降 ,表现出较好的温度敏感性和pH敏感性 ,可望作为吸水材料和水保持剂     

水凝胶功能改性研究与应用进展

水凝胶是一种三维网状亲水性高分子软材料,具有良好的固体力学和液体热力学性能,其自身柔软、可塑性强、生物相容性好,具有可降解性和刺激性响应特征。但传统方法制备的水凝胶有诸多缺陷,如有毒性、生物活性低、机械性能差等,使得其应用受限。本文综述了近10年来功能水凝胶制备与改性的主要研究进展及其应用现状,以多吸收位点和高机械强度等性能为主,重点阐述了国内外功能性水凝胶的最新制备方法,包括物理改性中的低分子复合材料交联与构建多重网络和化学改性中的接枝共聚等。详细介绍了该类功能材料在医药、生物、农业和食品等方面的应用现状与发展前景,特别关注了高效短时对外界环境微小变化具有响性的智能印迹水凝胶及其在检测领域的应用,为水凝胶的进一步开发和推广应用提供参考。     

高分子增强水凝胶的制备策略及机理

高分子水凝胶是一类在医学、制药、软骨组织工程、人工肌肉、仿生制动器和吸附剂等领域具有广泛应用前景的高分子材料,但是由于高分子水凝胶的机械强度较低,很大程度上限制了其应用。近年来,高分子增强水凝胶受到许多国内外科学家的广泛关注。研究证明,增强后的高分子水凝胶具有抗溶胀性、较强的韧性、超高机械强度的特点,具有显著的应用价值。本文介绍了高分子水凝胶的概念、高分子水凝胶增强的机理,并详细归纳了高分子增强水凝胶的制备策略,主要包括浸泡在电解质溶液中制备水凝胶、纳米复合水凝胶、多网络水凝胶,总结了最新的研究进展。最后,基于目前高分子水凝胶存在的一些问题(如部分水凝胶生物相容性差、水凝胶在人体内无法降解、导电性差等),对未来高分子增强水凝胶发展以及可用于扩大天然材料应用领域、生物领域、环境修复领域做出了展望。