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制糖副产物甜菜粕(Sugar beet pulp,SBP)具有产量丰富、可生物降解、生物相容性、组分复杂、膳食纤维含量高等特点,可针对其各组分的特异性,进行甜菜粕精深加工,以期提高其附加值。旨在绿色分级甜菜纤维组分,并对甜菜纤维素组分复合修饰改善其吸附骨架结构稳定性和生物吸附能力,兼具良好抑菌性能。课题以脱果胶甜菜粕(Depectinate SBP)为原料,利用NaOH/Urea/H2O及离子液体[C4min]Cl两种溶剂对脱果胶甜菜粕进行溶解,然后再生出甜菜纤维素、半纤维素和木质素组分;再以纤维素为基体,通过与多种功能性材料复合依次制备抑菌型阳离子水凝胶、阴离子型水凝胶及抑菌型两性水凝胶,并进行吸附或抑菌应用研究。主要结果及结论摘要如下:(1)用30%硫酸处理脱果胶甜菜粕,成功溶解于NaOH/Urea/H2O及[C4min]Cl两种溶剂中,并分别实现甜菜纤维素、半纤维素和木质素组分的再生。(NaOH/Urea/H2O体系溶解再生出的纤维素、半纤维素和木质素分别记为UH-cellulose、UH-hemicellulose和UH-lignin;离子液体体系溶解再生出的纤维素、半纤维素和木质素分别记为IL-cellulose、IL-hemicellulose和IL-lignin。)IL-cellulose孔隙较大,而UH-cellulose则更小、更致密。UH-hemicellulose表面粗糙疏松多孔。两种木质素的表面均呈现出不规则的高密度团簇,由大量的亚微米微粒组成。UH-cellulose和IL-cellulose由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ晶体结构。IL-cellulose及IL-lignin的热稳定性稍优于UH-cellulose及UH-lignin,而UH-hemicellulose的热稳定性则优于IL-hemicellulose。由FTIR及13CNMR谱图结果可知,通过两种溶剂再生出的甜菜纤维素、半纤维素和木质素化学结构比较相似。(2)通过制备再生多孔纤维素微粒(RCM),与壳聚糖进行共混交联。接枝DMDAAC后,制备抑菌型阳离子水凝胶球吸附剂(CCBG-g-PDMDAAC)。凝胶球的物理化学结构依次利用FTIR、XRD、SEM和TG-DSC来表征。结果显示,水凝胶球CCBG10的结晶度在通过引发剂接枝DMDAAC之后明显下降;水凝胶球表面光滑、多孔、比表面积大,并且具有蓬松多孔道的断面结构;水凝胶球在京尼平交联之后其化学稳定性及耐酸性有明显的提升。对于阴离子色素RR195(Reactive Red 195)和MO(Methyl Orange)的吸附过程,均对准二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型有良好的相关性。水凝胶球吸附剂对RR195和MO的理论最大吸附量分别为1333.52和190.48 mg/g。水凝胶球可成功实现阴阳离子色素混合溶液RR195/CV(Crystal Violet)或MO/MB(Methylene Blue)中单一色素的分离与富集。复合水凝胶球对E.coli和S.aureus的抑制也有良好的效果。(3)向纤维素溶液体系引入海藻酸钠(SA)、胶体微粒,制备阴离子型水凝胶吸附剂(C/SA/Fe)。相对于纤维素水凝胶和纤维素/海藻酸钠复合水凝胶(C/SA),添加Fe(OH)3胶体微粒之后的水凝胶表面变得更加粗糙、皱纹更加致密、孔隙消失。FTIR和XRD结果表明胶体微粒已成功的复合于水凝胶体系之中。与C/SA水凝胶相比较,添加胶体微粒之后,水凝胶的热稳定性稍有降低。添加海藻酸钠及适量胶体微粒之后可显著增强纤维素水凝胶的吸附性能。其中水凝胶C/SA/Fe0.5对MB的最大吸附量为93.99 mg/g。吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,说明水凝胶对色素MB的吸附进程主要由化学吸附机制控制且为单分子层吸附。吸附过程为放热、自发反应,低温更利于吸附反应的进行。复合水凝胶具有明显的盐离子敏感性和良好的阳离子色素选择性吸附功能。(4)向纤维素溶液中加入淀粉和活性炭合成复合水凝胶,再在氨水体系下超声接枝纳米ZnO,制备抑菌型两性水凝胶吸附剂(C/S/AC-ZnO)。添加活性炭及接枝ZnO后的水凝胶表面均呈现不同程度的粗糙面,而纤维素水凝胶表面则比较光滑。接枝ZnO后的水凝胶表面出现更多的孔状结构。FTIR、XRD及UV-vis光谱结果表明ZnO颗粒已成功的接枝于水凝胶表面。在超声处理后,接枝ZnO的水凝胶热稳定性会稍有降低。复合水凝胶对MB和MO均具有良好的吸附性能。其中水凝胶C/S/AC3.0-ZnO对MB和MO的最大吸附量分别为142.70和72.63 mg/g,对MB的亲和力更强。水凝胶吸附过程更符合准二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型。吸附过程为吸热反应,高温更利于吸附反应的进行。此外,水凝胶具有一定的盐离子敏感性及良好的吸附再生性。接枝ZnO的水凝胶具有良好的抑菌性能,相对于S.aureus,对E.coli的抑制能力更好。