Pb离子印迹壳聚糖微球的制备及识别性能的研究毕业论文Word文档格式.docx
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3)中文摘要(300字左右)、关键词
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2.论文字数要求:
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3.附件包括:
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5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
3)其它
本科毕业设计(论文)任务书
2012届生物与化学工程学院
环境工程专业
学生姓名:
杨超
Ⅰ毕业设计(论文)题目
中文:
Pb2+离子印迹壳聚糖微球的制备及识别性能的研究
英文:
PreparationandRecognitionpropertyofironimprintedchitosanmicrospheresofPb2+
Ⅱ原始资料
(1)《壳聚糖印迹分子吸附性能的研究进展》王丽丽,林强(北京联合大学生物化学工程学院,北京100023)化学世界第8期
(2)《Cu2+印迹杂化膜的制备、表征及其吸附特性优化》叶连斌,陶玉贵,汪耀明,王承芳,潘军(安徽工程科技学院生物化学工程系,安徽芜湖241000)安徽工程科技学院学报第22卷第4期2007年12月。
(3)《Pb2+印迹杂化膜的制备、表征及其吸附性能研究》王 强,陶玉贵,李鹤飞,刘海涛,陈静颖(安徽工程科技学院生化工程系,安徽芜湖 241000)安徽工程科技学院学报第23卷第4期2008年12月。
(4)《多孔壳聚糖微球的制备研究》李志洲,刘军强(1.陕西理工学院化学与环境科学学院,陕西汉中723000;
2.哈密市伊吾县高级中学,新疆伊吾839300)淮阴师范学院学报(自然科学版)第6卷第3期2007年8月
(5)《交联壳聚糖微球树脂对Cu(Ⅱ)的吸附动力学研究》党明岩,包壮(1.沈阳理工大学环境与化学工程学院,辽宁沈阳110159;
2.红塔辽宁烟草有限责任公司,辽宁沈阳110001)沈阳理工大学学报第29卷第1期2010年2月
(6)《壳聚糖微球对Pb2+的吸附性能研究》王珊(咸阳师范学院化学系,陕西咸阳712000)咸阳师范学院学报第23卷第6期2008年11月
Ⅲ毕业设计(论文)任务内容
1、课题研究的意义
分子印迹技术(molecularimprintingtechnique,MIT)是指制备对某一特定的目标分子(模板分子、印迹分子或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的技术,通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物(molecularlyimprintedpolymers,MIPs)。
分子印迹技术之所以如此吸引人们研究与开发的兴趣,主要是因为它有三个非常显著的特点:
构效预定性、特异识别性和广泛实用性。
与传统的分离或分析介质相比,MIPs的突出特点是对被分离物具有高度的选择性。
另外分子印迹聚合物还具有稳定的物理化学特性和机械性能,能耐高温、高压,抵抗酸、碱、高浓度离子及有机溶剂的作用,并可以反复使用。
近十年来,MIPs在诸如仿生传感器、固相萃取、药物分析、色谱分析与分离、膜分离、模拟酶催化等方面均呈现出良好的应用前景,有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业得到广泛应用。
同时分子印迹技术对于研究酶的结构、认识受体-抗体作用机理等方面具有非常重要的学术价值。
壳聚糖(CTS)是天然多糖中唯一的碱性多糖,具有许多独特的生物学功能如:
亲水性、生物相容性和生物可降解性,其降解产物对人体健康无害。
被广泛应用于医学、食品、生物工程和纺织等领域。
在医药工业中,由壳聚糖制得的手术缝合线机械强度好,可长期存放,能用常规方法消毒,能被人体内组织液降解而吸收,伤口愈合后无须拆除手术线,免除了患者拆线的痛苦。
在食品工业中,壳聚糖及其衍生物具有很强的抑菌、保鲜作用,而且对人体无任何不良作用,是一种理想的保鲜和防腐剂。
在纺织工业中,用壳聚糖醋酸溶液作直接染料和硫化染料的固化剂,不仅可以增进织物和花布的耐光和耐磨性,而且可使织物富有滑爽和硬挺的外观。
2、本课题研究的主要内容:
(1)、查阅有关文献资料。
熟悉壳聚糖的理化性质、壳聚糖溶液的制备、壳聚糖微球的制备,交联壳聚糖制备方法,了解壳聚糖微球的应用进展。
(2)、掌握分子印迹技术的基本原理及实验方法。
(3)、确定实验方案,包括制备方法和识别实验。
(4)、制备Pb离子印迹壳聚糖微球和非印迹微球;
(5)、Pb离子印迹壳聚糖微球的性能实验,包括吸附等温线、印迹效果、选择性、吸附动力学、再生性能。
(6)、实验数据的分析和处理,撰写毕业论文。
3、提交的成果:
(1)毕业设计(论文)正文;
(2)至少一篇引用的外文文献及其译文;
(3)附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。
指导教师(签字)
教研室主任(签字)
批准日期
接受任务书日期
完成日期
接受任务书学生(签字)
摘要
分子印迹技术是指制备对某一特定的目标分子(模板分子、分子印迹或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的技术,通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物,其突出特点是对被分离物具有高度的选择性。
壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖,其分子中存在氨基、羟基及部分酰氨基,能够选择性地配位或吸附一些金属离子,尤其是对过渡金属离子具有较好的螯合能力,并且无毒、无污染,在医药、水处理及环保等方面的应用已受到广泛的重视。
本文以Pb2+离子为模版,壳聚糖为单体,戊二醛为交联剂,液体石蜡和吐温-80为油相,印迹与非印记的壳聚糖醋酸溶液为水相,采用反向乳液法制备非印迹壳聚糖和Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物。
研究比较二者的吸附等温线和吸附动力学,以及Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物的印迹效果,选择性及再生性能。
其结果表明:
①非印迹和Pb2+印迹壳聚糖微球吸附Pb2+离子都符合Langmuir吸附等温线。
②Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物能识别模板Pb2+离子,在浓度为100mgL时,印迹因子α值最大,表示此时表现的印迹效果最好。
在温度为40℃,pH为3时,非印迹壳聚糖微球的饱和吸附容量为27.85mgg,Pb2+印迹壳聚糖微球的饱和吸附容量为51.42mgg,后者的饱和吸附容量接近前者的两倍,并且吸附能力强。
③非印迹壳聚糖微球和Pb2+印迹壳聚糖微球吸附Pb2+离子都符合一级动力学吸附方程。
④Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物对模板Pb2+离子具有特异选择性,在低浓度时较高,随着浓度的升高而逐渐降低。
⑤Pb2+印迹壳聚糖微球吸附性能稳定在三个使用周期左右,第四次时平衡吸附容量稍微下降一些。
并且,至少可以循环利用7~8次。
关键词:
分子印迹,壳聚糖,Pb2+离子,吸附等温线,吸附动力学,印迹效果,选择性,再生性能
Abstract
Molecularimprintingtechniquereferstothepreparationofaspecifictargetmolecules(templatemolecules,molecularimprintingorimprintedmolecule)isaspecificselectivepolymertechnology,thistechnologyforpreparingpolymercalledmolecularimprintingpolymer,itsoutstandingcharacteristicistoisolatewithadditiontomolecularlyimprintedpolymersalsoofionsandorganicsolvents,andcanbeusedrepeatedly.Chitosanisanaturalpolysaccharideonlyalkalipolysaccharide,themoleculesinthepresenceofamino,oradsorptionofseveralmetalions,especiallyfortransitionmetalions-toxic,nopollution,inmedicine,watertreatmentandenvironmentalprotectionetc.theapplicationwidespreadattention.
BasedonthePb2+ionasatemplate,chitosanasmonomer,glutaraldehydeascrosslinkingagent,liquidparaffinandTwain-80asoilphase,imprintingandnonimprintedchitosanaceticacidsolutionasthewaterphase,usingareverseemulsionpreparationofnonimprintedchitosanandPb2+ImprintingChitosanMicrospherepolymer.Studyingandcomparingthetwoadsorptionisothermsandadsorptionkinetics,aswellasPb2+ImprintingChitosanMicrospherespolymerimprintingeffect,selectiveandregenerationperformance.Theresultsshowedthat:
①theERNandPb2+ImprintingChitosanMicrospheresadsorbingPb2+ionsareconsistentwiththeLangmuiradsorptionisotherm.②Pb2+ImprintingChitosanMicrospherespolymerrecognitiontemplatePb2+ion,ataconcentrationof100mgL,imprintingfactorαvaluemaximum,saidthismanifestationofimprintingeffectbest.Atthetemperatureof40℃,pH3,nonimprintedchitosanmicrosphereadsorptioncapacityfor27.85mgg,Pb2+ImprintingChitosanMicrospheresforsaturatedadsorptioncapacityis51.42mgg,thesaturatedadsorptioncapacityclosetotwotimesthatoftheformer,andstrongadsorptioncapacity.③nonimprintedchitosanmicrospheresandPb2+ImprintingChitosanMicrospheresadsorbingPb2+ionsareconsistentwithafirst-orderkineticadsorptionequation.④Pb2+ImprintingChitosanMicrospherespolymertemplatePb2+ionincreasedanddecreasedgradually.ThePb2+imprintingchitosanmicrosphereadsorptionperformanceandstabilityinthethreecycle,fourthtimestheequilibriumadsorptioncapacityslightlydecreasednumberof.And,atleastitcanberecycled7~8.
Keywords:
molecularimprinting,chitosan,Pb2+ion,adsorptionisotherms,adsorptionkinetics,imprintingeffect,selective,regenerationperformance.
目录
引言1
第1章综述2
1.1壳聚糖与分子印迹技术2
1.1.1壳聚糖及其应用简介2
1.1.2分子印迹技术的基本原理和发展概况2
1.2壳聚糖分子印迹聚合物的国内外研究现状4
1.2.1对金属离子吸附性能的研究4
1.2.2对小分子有机物吸附性能的研究5
1.2.3对蛋白质分子吸附性能的研究5
1.3课题研究目的意义6
1.4课题研究主要内容6
第2章实验材料和实验方法7
2.1实验材料7
2.1.1实验药品7
2.1.2实验器材7
2.2壳聚糖聚合物的制备7
2.2.1非印迹壳聚糖微球的制备7
2.2.2Pb2+印迹印迹壳聚糖微球的制备8
2.3实验方案9
2.3.1标准曲线的绘制9
2.3.2吸附等温线与印迹效果9
2.3.3吸附动力学10
2.3.4选择性实验10
2.3.5再生性能研究10
第3章实验结果与实验分析11
3.1标准曲线的绘制11
3.2吸附等温线13
3.3印迹效果17
3.4吸附动力学18
3.5选择性实验22
3.6再生性能研究24
第4章结论与展望25
4.1结论25
4.2展望25
致谢27
参考文献28
附录29
附录1:
英文翻译29
附录2:
题录54
插图清单
图21非印迹壳聚糖微球8
图22Pb2+印迹印迹壳聚糖微球9
图31二价铅标准曲线11
图32二价铜标准曲线12
图33二价镉标准曲线13
图34非印迹壳聚糖微球拟合Langmuir吸附等温线14
图35非印迹壳聚糖微球拟合Freundlich吸附等温线15
图36Pb2+印迹壳聚糖微球拟合Langmuir吸附等温线16
图37Pb2+印迹壳聚糖微球拟合Freundlich吸附等温线16
图38非印迹壳聚糖微球拟合一级动力学方程19
图39非印迹壳聚糖微球拟合二级动力学方程20
图310Pb2+印迹壳聚糖微球拟合一级动力学方程21
图311Pb2+印迹壳聚糖微球拟合二级动力学方程21
图312离子选择性实验23
图313再生性能研究24
表格清单
表21实验药品7
表22实验器材7
表31二价铅标准曲线测定的数据11
表32二价铜标准曲线测定的数据12
表33二价镉标准曲线测定的数据12
表34非印迹壳聚糖微球吸附等温线数据14
表35Pb2+印迹壳聚糖微球吸附等温线数据15
表36印迹效果数据17
表37非印迹壳聚糖微球的动力学实验数据19
表38Pb2+印迹壳聚糖微球的动力学实验数据20
表39Pb2+离子选择性实验数据22
表310Cu2+离子选择性实验数据22
表311Cd2+离子选择性实验数据22
表312离子选择性实验数据23
表313再生性能研究实验数据24
引言
分子印迹技术(molecularimprintingtechnique,MIT)是指制备对某一特定的目标分子(模板分子、分子印迹或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的技术,通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物(molecularlyimprintedpolymers,MIPs)。
近十年来,MIPs在诸如仿生传感器[1]、固相萃取[2]、药物分析[3]、色谱分析与分离[4]、膜分离[5]、模拟酶催化[6]等方面均呈现出良好的应用前景,有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业得到广泛应用。
本课题旨在熟悉壳聚糖的理化性质、壳聚糖溶液的制备、壳聚糖微球的制备,交联壳聚糖制备方法,了解壳聚糖微球的应用进展。
掌握分子印迹技术的基本原理及实验方法。
研究Pb2+离子印迹壳聚糖微球的性能实验,包括吸附等温线、印迹效果、选择性、吸附动力学,并与非印迹壳聚糖微球在吸附等温线和吸附动力学方面做对比。
本文通过分子印迹技术制备出的壳聚糖分子印迹聚合物,在吸附性能和方面有很大程度的提高。
此次设计的研究成果可以应用在处理矿物加工、金属镀膜等工业废水中含有少量的铅(II)金属离子,满足严格的环境质量标准的要求,为人类创造出美好的生活环境。
综述
铅(II)是一种无机环境激素,在人体内聚集到一定程度就会影响人的正常代谢活动,对人体造成严重危害,而矿物加工、金属镀膜等工厂的工业废水中常常含有少量的铅(II)金属离子,会对人体造成一定的危害。
为满足越来越严格的环境质量标准的要求,必须采用物理方法去除污水中的重金属离子,而壳聚糖分子中存在氨基、羟基及部分酰氨基,能够选择性地配位或吸附一些金属离子,尤其是对过渡金属离子具有较好的螯合能力,并且无毒、无污染。
本课题的研究成果可以应用在处理矿物加工、金属镀膜等工业废水中含有少量的铅(II)金属离子,满足严格的环境质量标准的要求,为人类创造出美好的生活环境。
壳聚糖与分子印迹技术
壳聚糖及其应用简介
壳聚糖(CTs)是天然多糖中唯一的碱性多糖,具有许多独特的生物学功能如:
分子印迹技术的基本原理和发展概况
1.1.1.1分子印迹技术的基本原理
分子印迹技术(molecularimprintingtechnique,MIT)是指制备对某一特定的目标分子(模板分子、分子印迹或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的技术,通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物(molecularlyimprintedpolymers,MIPs)
模板分子与一种或几种功能单体在适当的溶剂中形成具有多重作用位点的单体-模板分子复合物,经交联剂聚合后得到聚合物母体。
之后,通过物理或化学途径将母体中的模板分子去除,最终得到分子印迹聚合物(MIPs)。
MIPs中存在与模板分子在空间构型和结合位点上相匹配的,具有多重作用点的三维空穴,这样的三维空穴可以选择性地重新与模板分子结合,即对模板分子具有专一性识别作用。
根据识别位点的完整性、稳定性以及是否容易到达,可将位点分为不同类型。
底物易于到达中孔和大孔的位点,在小孔位点中扩散较慢,某些包埋在聚合物内部的位点目标分子是无法到达的。
如果聚合时模板分子用量过大,就会形成聚结的位点,这样的识别位点相互重叠,完整性不好。
如果单体用量过大,会导致大量功能基团在聚合物中随机分布,形成非特异性识别位点。
按照
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- 关 键 词:
- Pb 离子 印迹 聚糖 制备 识别 性能 研究 毕业论文