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霉菌毒素是真菌或霉菌在适宜的条件下产生的剧毒、致畸和高致癌性的代谢产物,对农业和畜禽养殖业以及人类健康和食品安全构成严重威胁。蒙脱石是一种自然界中广泛分布的黏土矿物,对特定霉菌毒素表现出吸附性,用作霉菌毒素吸附剂具有无毒、无害、无毒副作用等优点。然而,天然蒙脱石由于自身强烈的亲水性,能够吸附强极性的黄曲霉毒素,但对弱极性的霉菌毒素,如玉米赤霉烯酮和呕吐毒素几乎没有吸附效果。但这些霉菌毒素同样对人和动物的健康和生产生活造成严重危害,不同极性的多种霉菌毒素同时存在将会对人类健康和食品安全产生更大的危害。但现有的技术却无法满足同时对强极性和弱极性复合霉菌毒素的脱除。因此,研发对强极性和弱极性复合霉菌毒素均具有高效吸附性能的蒙脱石霉菌毒素吸附剂对于保护人类健康、减少动物生病和死亡率、降低养殖业风险具有重要意义。本文采用阳离子、非离子和两性离子表面活性剂改性蒙脱石制备双亲蒙脱石吸附材料,同时深入研究了改性剂性质和用量与材料结构、界面特性和吸附性能之间的科学关系,以及双亲蒙脱石对强极性、弱极性霉菌毒素吸附机理,论文的主要工作和取得的研究成果如下:(1)霉菌毒素吸附剂用蒙脱石的筛选和提纯在对我国12个产区膨润土矿物组成、结构和理化性质全面分析的基础上,结合饲料、食品用黏土矿物安全标准筛选出安徽1、内蒙古1和辽宁膨润土三个满足制备双亲蒙脱石霉菌毒素吸附剂要求的膨润土原料,并对其进行擦洗分散-离心分选提纯;得出实验室选矿提纯优化工艺条件为:擦洗转速1500rpm;分散剂用量0.2%;擦洗时间20min;离心浓度10%;离心分离因数100;离心时间2min,提纯后的膨润土原料吸蓝量为34.35 g/100g。(2)阳离子改性蒙脱石霉菌毒素吸附材料的制备与性能通过离子置换法制备了单链十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)和双链双十八烷基二甲基氯化铵(DODAC)改性蒙脱石,结果表明:改性剂性质和用量对材料结构、界面特性和吸附性能影响显著,DODAC-Mt比OTAB-Mt层间距大、亲油性好、对强极性黄曲霉毒素B1(AFB1)和弱极性玉米赤霉烯酮(ZER)吸附容量高;改性剂用量增加,层间距扩大,亲油性提升,对材料吸附AFB1和ZER起增强作用;OTAB-Mt和DODAC-Mt对强极性AFB1吸附符合Freundlich模型,最大吸附量由原矿的0.51 mg/g提高至3.00和3.35 mg/g,吸附增强机理为季铵盐阳离子对强极性AFB1的偶极相互作用和改性剂引入的有机质对AFB1的疏水相互作用;阳离子改性蒙脱石对弱极性ZER吸附符合Linear模型,OTAB-Mt和DODAC-Mt对ZER最大吸附量由原矿的<0.7 mg/g提高至48.97和52.57 mg/g,吸附增强机理为改性剂引入的有机质对ZER的疏水相互作用。(3)非离子改性蒙脱石霉菌毒素吸附材料的制备与性能基于氢键键合原理制备了辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)改性蒙脱石,结果表明:OP-10分子插入蒙脱石层间使非离子改性蒙脱石层间距扩大,有机碳含量增加,空间构型随OP-10用量变化;非离子改性蒙脱石的空间结构对AFB1和ZER的吸附容量起至关重要的影响,当OP-10用量超过一定浓度时,非离子改性蒙脱石彭胀不明显,对AFB1和ZER的吸附效果提升不明显;OP-10改性蒙脱石具有亲水、亲油双亲性;非离子改性蒙脱石对AFBi吸附效果增强,吸附满足Langmuir等温吸附模型,为单层吸附,0.50P-10Mt、1.OOP-10Mt和2.0OP-1 0Mt对强极性AFB1的饱和吸附量分别为2.78 mg/g、2.69 mg/g和2.72 mg/g,吸附增强机理为OP-10引入的有机质与AFB1的疏水相互作用和蒙脱石的层间阳离子与AFB1的偶极相互作用;非离子改性蒙脱石对弱极性ZER的吸附效果增强,吸附符合Linear等温吸附模型,0.5OP-10Mt、1.0OP-1OMt和2.0OP-10Mt对ZER的饱和吸附量分别为4.67 mg/g、8.54 mg/g和8.34 mg/g,吸附增强机理为OP-10引入的有机质对ZER的疏水相互作用。(4)两性离子改性蒙脱石霉菌毒素吸附材料的制备与性能基于静电相互作用原理制备了十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和椰油酰胺丙基甜菜碱(LAB-35)改性蒙脱石,结果表明:BS-12/Mts和LAB-35/Mts具有亲水、亲油双亲性;改性剂自身特性和用量对材料结构、界面特性和吸附性能影响显著,LAB-35/Mts比BS-12/Mts层间距大,亲油性好,对AFB1和ZER吸附效果好,增加改性剂用量,改性剂分子在蒙脱石层间的空间构型变化,材料对AFB1吸附效果提升不明显,对ZER吸附效果先快速后缓慢上升;两性离子改性蒙脱石对 AFB1 和 ZER 吸附快,吸附效果增强,1.00 BS-12/Mt、1.50 BS-12/Mt、1.00 LAB-35/Mt 和 1.50LAB-35/Mt对 AFB1的最大吸附量分别为 4.21 mg/g、4.58 mg/g、5.07 mg/g和6.23 mg/g,吸附增强机理为有机疏水碳链对AFB1的疏水相互作用和改性材料携带的正电荷(层间阳离子、季铵盐阳离子和质子化的酰胺官能团)对AFB1 的离子偶极相互作用;1.00 BS-12/Mt、1.50 BS-12/Mt、1.00 LAB-35/Mt 和1.50LAB-35/Mt 对 ZER 的最大吸附量分别为 10.11 mg/g、15.30 mg/g、18.33 mg/g和20.95 mg/g,吸附增强机理为有机疏水碳链对ZER的疏水相互作用。通过控制改性剂的结构和用量能够有效调控改性材料所能提供吸附位点的种类和数量。本文研究成果为双亲蒙脱石霉菌毒素吸附材料的可控制备和应用奠定了理论和技术基础。