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近年来，随着工业的迅速发展，水污染特别是重金属污染问题亟待解决。吸附法因成本低、操作简便、作用高效且二次污染较小，是目前最为常用的重金属污染处理方式之一。水凝胶因具有三维多孔网络结构、较大的表面积、可包含丰富的官能团等特点所决定的良好吸附性能，以及较好的水环境适应性，在重金属水污染治理方面的应用潜力巨大。其中，采用天然来源大分子制备的水凝胶，由于材料来源绿色，环境安全性高，因此具有重要的应用前景。
浒苔是一种大型绿藻，近年来在黄海等海岸的爆发生长引起关注。因尚缺乏有效的利用方式，大量浒苔作为废物被丢弃腐烂，严重影响了海洋生态环境。经研究发现，浒苔中多糖的含量达60％以上，并含有大量的羟基、硫酸基和羧基，易于改性，可与有机分子和无机离子发生方式多样的相互作用。因此，从浒苔中提取多糖并制备成水凝胶应用于水污染处理，不仅发挥了其官能团丰富的天然优势，而且材料绿色、成本低、更易于降解，具有重要的环境和经济意义。
但是，目前对浒苔多糖的研究和应用存在大量空白。浒苔多糖的提取方法和工艺不成熟，结构和组成不明确;作为一种天然多糖分子，利用其制备水凝胶存在机械稳定性较差的问题，无法满足实际应用需求。
基于以上研究背景和存在问题，本论文以浒苔为原料，利用改进的水提醇沉法提取水溶性较好的浒苔多糖，并对其结构和组成进行了分析。接着利用提取的浒苔多糖制备双网络结构水凝胶，该水凝胶材料成本低、环境友好，对重金属离子有较强的吸附性能，同时具备优异的机械稳定性，在重金属污染修复方面具有突出的优势及潜在的应用前景。具体内容如下:
第一部分是浒苔多糖的提取、工艺条件优化及表征。采用改进的水提醇沉法提取了水溶性较好的浒苔多糖。利用响应面法对提取条件进行了优化，确定了浒苔多糖的最佳提取工艺条件，在料液比为1∶75，提取温度105℃，提取时间6h，过氧化氢浓度2wt％时，多糖提取率最高可达49.6％。通过对其进行表征及含量分析，表明浒苔多糖为由β糖苷键连接而成的杂多糖，含有大量的羟基、硫酸基和糖醛酸，其中硫酸基和糖醛酸的含量分别为15.3％和8.1％左右。
第二部分是浒苔多糖基双网络结构水凝胶的制备及性能表征。本文中浒苔多糖基水凝胶的制备包括两个步骤，首先利用环氧氯丙烷与浒苔多糖在碱性条件下进行第一步交联，其次再穿插聚丙烯酸为第二个网络结构，得到浒苔多糖基双网络结构水凝胶。分别调节多糖和丙烯酸的比例为1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，制备出不同多糖含量的水凝胶。进一步对水凝胶的微观结构、组成及机械性能进行分析，探究其交联机理。通过傅里叶红外变换光谱的表征，证明其与环氧氯丙烷通过环氧键的开环和C-Cl键的断裂进行交联，通过形成醚键使丙烯酸进行接枝共聚。随着多糖含量的增加，水凝胶的交联密度增加，孔道结构变得更加连续且均匀，有利于污染物分子在其中的扩散，且随着多糖含量的增加，水凝胶的机械性能增强，最大形变量可达95％。
第三部分是对前述制备的浒苔多糖基水凝胶吸附性能的探究及吸附机制的探讨。以Pb2+、Cd2+、Cu2+为重金属离子样本，探究了不同pH及多糖含量对水凝胶吸附重金属离子性能的影响。随着pH由低到高，水凝胶对重金属离子的吸附量逐渐增加，然后趋于平衡;随着多糖浓度的增加，水凝胶的吸附性能增强，其中对三种金属离子的吸附性能:Pb2+＞Cd2+＞Cu2+，最大吸附量分别是60.6mg/g，41.7mg/g，35.1mg/g。通过采用吸附动力学模型、吸附等温线模型及孔扩散模型对实验数据进行拟合，表明其对金属离子的吸附主要是化学吸附，受到膜扩散和孔扩散过程的共同影响。利用XPS分析，进一步表明了其对重金属离子的吸附主要依靠水凝胶表面和内部的活性官能团，通过静电、螯合和离子交换等相互作用进行吸附。此外，该水凝胶还具有良好的循环利用性能。
综上所述，本论文利用改进的水提醇沉法提取出了水溶性好的浒苔多糖，并进一步利用其制备了双网络结构水凝胶，一方面对浒苔多糖的提取进行了优化，为拓展研究和应用打下了基础，一方面制备得到了可应用于重金属水污染处理的功能性水凝胶，该水凝胶成本低，绿色可降解，同时具有优异的力学性能及良好的吸附性能，在重金属水污染处理方面有潜在的应用前景。
浒苔是一种大型绿藻，近年来在黄海等海岸的爆发生长引起关注。因尚缺乏有效的利用方式，大量浒苔作为废物被丢弃腐烂，严重影响了海洋生态环境。经研究发现，浒苔中多糖的含量达60％以上，并含有大量的羟基、硫酸基和羧基，易于改性，可与有机分子和无机离子发生方式多样的相互作用。因此，从浒苔中提取多糖并制备成水凝胶应用于水污染处理，不仅发挥了其官能团丰富的天然优势，而且材料绿色、成本低、更易于降解，具有重要的环境和经济意义。
但是，目前对浒苔多糖的研究和应用存在大量空白。浒苔多糖的提取方法和工艺不成熟，结构和组成不明确;作为一种天然多糖分子，利用其制备水凝胶存在机械稳定性较差的问题，无法满足实际应用需求。
基于以上研究背景和存在问题，本论文以浒苔为原料，利用改进的水提醇沉法提取水溶性较好的浒苔多糖，并对其结构和组成进行了分析。接着利用提取的浒苔多糖制备双网络结构水凝胶，该水凝胶材料成本低、环境友好，对重金属离子有较强的吸附性能，同时具备优异的机械稳定性，在重金属污染修复方面具有突出的优势及潜在的应用前景。具体内容如下:
第一部分是浒苔多糖的提取、工艺条件优化及表征。采用改进的水提醇沉法提取了水溶性较好的浒苔多糖。利用响应面法对提取条件进行了优化，确定了浒苔多糖的最佳提取工艺条件，在料液比为1∶75，提取温度105℃，提取时间6h，过氧化氢浓度2wt％时，多糖提取率最高可达49.6％。通过对其进行表征及含量分析，表明浒苔多糖为由β糖苷键连接而成的杂多糖，含有大量的羟基、硫酸基和糖醛酸，其中硫酸基和糖醛酸的含量分别为15.3％和8.1％左右。
第二部分是浒苔多糖基双网络结构水凝胶的制备及性能表征。本文中浒苔多糖基水凝胶的制备包括两个步骤，首先利用环氧氯丙烷与浒苔多糖在碱性条件下进行第一步交联，其次再穿插聚丙烯酸为第二个网络结构，得到浒苔多糖基双网络结构水凝胶。分别调节多糖和丙烯酸的比例为1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，制备出不同多糖含量的水凝胶。进一步对水凝胶的微观结构、组成及机械性能进行分析，探究其交联机理。通过傅里叶红外变换光谱的表征，证明其与环氧氯丙烷通过环氧键的开环和C-Cl键的断裂进行交联，通过形成醚键使丙烯酸进行接枝共聚。随着多糖含量的增加，水凝胶的交联密度增加，孔道结构变得更加连续且均匀，有利于污染物分子在其中的扩散，且随着多糖含量的增加，水凝胶的机械性能增强，最大形变量可达95％。
第三部分是对前述制备的浒苔多糖基水凝胶吸附性能的探究及吸附机制的探讨。以Pb2+、Cd2+、Cu2+为重金属离子样本，探究了不同pH及多糖含量对水凝胶吸附重金属离子性能的影响。随着pH由低到高，水凝胶对重金属离子的吸附量逐渐增加，然后趋于平衡;随着多糖浓度的增加，水凝胶的吸附性能增强，其中对三种金属离子的吸附性能:Pb2+＞Cd2+＞Cu2+，最大吸附量分别是60.6mg/g，41.7mg/g，35.1mg/g。通过采用吸附动力学模型、吸附等温线模型及孔扩散模型对实验数据进行拟合，表明其对金属离子的吸附主要是化学吸附，受到膜扩散和孔扩散过程的共同影响。利用XPS分析，进一步表明了其对重金属离子的吸附主要依靠水凝胶表面和内部的活性官能团，通过静电、螯合和离子交换等相互作用进行吸附。此外，该水凝胶还具有良好的循环利用性能。
综上所述，本论文利用改进的水提醇沉法提取出了水溶性好的浒苔多糖，并进一步利用其制备了双网络结构水凝胶，一方面对浒苔多糖的提取进行了优化，为拓展研究和应用打下了基础，一方面制备得到了可应用于重金属水污染处理的功能性水凝胶，该水凝胶成本低，绿色可降解，同时具有优异的力学性能及良好的吸附性能，在重金属水污染处理方面有潜在的应用前景。