殼聚糖（Chitosan）是甲殼素（Chitin）脫乙酰基的產物，目前主要從蝦、蟹等甲殼動物中提取，無毒，可生物降解，具有良好的生物相容性，已在現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學等領域發(fā)揮著重要的作用，同時殼聚糖也有著天然、廣譜的抗菌性能，對多種細菌、霉菌具有殺滅作用。碘（Iodine）是鹵族元素的一種，單質碘為紫黑色晶體，碘是常用的消毒滅菌劑，可制成碘伏、聚碘樹脂等多種抗菌材料。 活性炭（AC）自從誕生以來，在諸多領域發(fā)揮著重要作用，活性炭纖維（ACF）是繼粉末活性炭、顆�；钚蕴恐蟮牡谌钚蕴坎牧希哂斜缺砻娣e大、吸脫附速度快、微孔結構發(fā)達、可再生、安全性能好等特點。 活性炭纖維由于有著良好的吸附性能，常常被應用于微污染水的凈化，去除水中的泥沙、有機物、金屬離子等雜質，但活性炭纖維良好的吸附性與生物相容性、豐富的微孔結構、巨大的比表面積，加上其處理微污染水時形成的濕潤環(huán)境，造成了活性炭纖維上細菌、霉菌等微生物的滋生和繁殖，這些微生物的生長導致了水中細菌總數(shù)和亞硝酸鹽等菌體代謝產物的超標，嚴重影響活性炭纖維的凈水效果，這是困擾整個活性炭行業(yè)在凈水領域應用的難題。 為解決上述問題，本實驗首先篩選出合格的抑菌材料（殼聚糖、碘），并深入評價殼聚糖和碘的抗菌性能，再將其負載于活性炭纖維上，來達到抑制細菌繁殖的目的，實驗流程遵循著抑菌劑抗菌性能的評價-抑菌型活性炭纖維制備方法的探索-抑菌型活性炭纖維效果的評價的步驟，主要分為以下幾個部分： （1）對碘的抗菌性能進行評價，實驗結果顯示，碘具有良好的抗菌性能，其抗菌性能隨著碘濃度的增加而增強，且隨著作用時間的延長而增強。當原水細菌總數(shù)采用一個較高的數(shù)量級（達到n×105CFU/ml）時，1.291mg/L的碘濃度殺菌率達到96%，具有很強的抗菌能力，當?shù)鉂舛鹊椭?.129mg/L時，殺菌率亦能達到4%，因此碘作為抑菌劑符合抑制活性炭纖維上細菌生長的要求。 對殼聚糖的抗菌效果進行評價，抑菌圈定性實驗發(fā)現(xiàn)殼聚糖具有良好的抗菌性能；利用殼聚糖對海河水中細菌的殺滅試驗系統(tǒng)地評價了殼聚糖的殺菌效果，分別考察殼聚糖酸溶劑、溶液pH值、殼聚糖濃度和分子量對其殺菌效果的影響，實驗結果表明，吐溫80-卵磷脂是良好的殼聚糖中和劑，乙酸是較好的酸溶劑，溶液pH值越低殼聚糖殺菌率越高，然實際應用中采用pH6為宜，濃度為1.0g/L時殼聚糖殺菌效果最好，且隨著分子量的增大殺菌效果增強，殼聚糖處理后平均殺菌率可達98%以上。其中低分子量的殼聚糖通過雙氧水降解法制取，加入的雙氧水體積越大，制取的殼聚糖分子量越低，當每100ml3%的殼聚糖溶液中加入5ml36%的過氧化氫溶液時，粘度法測定發(fā)現(xiàn)殼聚糖分子量可減小到初始的7.06%。殼聚糖殺菌主要原理是利用殼聚糖的絮凝性能及其分子中的活性氨基的抗菌作用。同時，將殼聚糖季銨化后，其分子中氨基被季銨基取代，生成季銨化殼聚糖，殺菌性能得到了提升。 （2）用浸漬法制作載碘活性炭纖維，并用虹吸出水裝置分析碘在活性炭纖維上負載穩(wěn)定性。用虹吸出水裝置使水流不斷沖刷活性炭纖維，檢測出水中碘含量來評價其載碘穩(wěn)定性，結果顯示，簡單的浸漬法制得的載碘活性炭纖維的初始出水含碘量較高，隨后迅速降低，逐漸趨于平穩(wěn)，且碘在活性炭纖維上可能有一個飽和吸附值。單純依靠碘的物理吸附制作抑菌型活性炭纖維方法簡便，但碘的負載穩(wěn)定行欠佳，活性炭纖維較易失去抑菌能力。 （3）為提高碘在活性炭纖維上的負載穩(wěn)定性，將殼聚糖與碘聯(lián)合起來，作為復合抑菌材料，制備出新型的抑菌型活性炭纖維，并用氣體吸附儀、掃描電鏡（SEM）分析活性炭纖維比表面積與結構前后的變化，研究此種活性炭纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌性能，分析水力沖刷下活性炭纖維上抑菌劑的負載穩(wěn)定性，通過傅立葉紅外光譜（FTIR）分析殼聚糖與碘絡合物的表征。結果顯示，殼聚糖與碘在活性炭纖維表面絡合，形成顆粒或膜狀的物質，當載碘量為2.44%時，活性炭纖維的比表面積下降了20.18%，而對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均達到了100%，且在水力沖刷下碘不易流失，出水碘濃度低，對人體安全無害。在過水100L后，殼聚糖-碘活性炭纖維仍保持86%以上較高的抑菌性能，F(xiàn)TIR分析顯示殼聚糖的-NH2、-OH、C-O參與了與碘的反應，生成新的物質，在活性炭纖維上具有良好的附著穩(wěn)定性。利用碘與殼聚糖制作的復合抑菌型活性炭纖維具有抑菌效果好、抑菌劑不易流失的特點，具有良好的實用意義。
【學位單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2013
【中圖分類】：R318.08
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 殼聚糖簡介
    1.2 碘簡介
    1.3 活性炭纖維簡介
        1.3.1 活性炭纖維制備工藝
        1.3.2 活性炭纖維主要用途
    1.4 活性炭纖維在水處理方面的主要應用
    1.5 活性炭纖維在飲用水凈化中主要存在問題
    1.6 國內外抑菌型活性炭纖維研究現(xiàn)況
    1.7 課題來源、研究目的及意義
    1.8 研究內容
第二章 碘抗菌性能評價和載碘活性炭纖維的制作
    2.1 實驗材料
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
        2.1.3 試劑配置
    2.2 實驗方法
        2.2.1 水中細菌總數(shù)測定
        2.2.2 碘抗菌性能的評價
        2.2.3 載碘活性炭纖維的制作
        2.2.4 載碘活性炭纖維上碘的穩(wěn)定性
    2.3 實驗結果與討論
        2.3.1 碘抗菌性能的評價
        2.3.2 載碘活性炭纖維上碘負載穩(wěn)定性
    2.4 小結
第三章 殼聚糖抗菌效果
    3.1 實驗材料
        3.1.1 實驗試劑
        3.1.2 實驗儀器
        3.1.3 主要實驗試劑的配制方法
    3.2 實驗方法
        3.2.1 低分子量殼聚糖的制備
        3.2.2 殼聚糖分子量的測定
        3.2.3 殼聚糖濃度的測定
        3.2.4 抑菌圈實驗
        3.2.5 中和劑鑒定實驗
        3.2.6 不同酸溶劑對殼聚糖（1700kd）殺菌效果的影響
        3.2.7 不同濃度對殼聚糖（1700kd）殺菌效果的影響
        3.2.8 不同 pH 對殼聚糖（1700kd）殺菌效果的影響
        3.2.9 不同分子量對殼聚糖殺菌效果的影響
        3.2.10 季銨化殼聚糖的制備和抗菌性能
    3.3 實驗結果與討論
        3.3.1 抑菌圈實驗
        3.3.2 雙氧水降解后殼聚糖分子量測定
        3.3.3 中和劑鑒定結果
        3.3.4 不同酸溶劑對殼聚糖殺菌效果的影響
        3.3.5 不同濃度對殼聚糖殺菌效果的影響
        3.3.6 不同 pH 對殼聚糖殺菌效果的影響
        3.3.7 不同分子量殼聚糖殺菌效果的比較
        3.3.8 季銨化殼聚糖表征和抗菌性能
    3.4 小結
第四章 殼聚糖-碘復合活性炭纖維的制作
    4.1 實驗材料
        4.1.1 實驗試劑
        4.1.2 實驗儀器
    4.2 實驗方法
        4.2.1 碘-殼聚糖復合抑菌劑的抗菌性能
        4.2.2 材料的制備
        4.2.3 比表面積（SSA）測定及場發(fā)射掃描電鏡（SEM）分析
        4.2.4 抑菌性能測定
        4.2.5 抑菌劑負載穩(wěn)定性
        4.2.6 殼聚糖與碘絡合物原理的紅外光譜分析
    4.3 結果與討論
        4.3.1 碘-殼聚糖復合抑菌劑的抗菌性能
        4.3.2 比表面積及 SEM 分析
        4.3.3 抑菌性能的評價
        4.3.4 抑菌劑負載穩(wěn)定性及其對活性炭纖維抑菌性能的影響
        4.3.5 碘負載穩(wěn)定性提高的原理分析
    4.4 小結
第五章 結論與建議
    5.1 結論
    5.2 問題與建議
參考文獻
與論文相關的文獻綜述
    參考文獻
個人簡歷
致謝

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 汪多仁;;殼聚糖的開發(fā)與應用進展[J];染整技術;2011年01期

2 崔勝云,池善女,劉立春,呂鍵;碘化殼聚糖的制備及其抗菌活性的研究[J];中國生化藥物雜志;2005年03期

3 劉和眾,劉東輝,劉豐佳,苗虹;甲殼素植物生長調節(jié)劑在玉米上的應用[J];天然產物研究與開發(fā);1996年04期

本文編號：2845597