茶多酚改性木质素磺酸钠制备木质素基水凝胶及其表征开题报告

1. 研究目的与意义

造纸是推动我国国民经济发展不可或缺的行业，同时也是污染较高的行业，其中传统的亚硫酸盐法制浆和其他改进的亚硫酸盐法制浆过程中，产生的废水中含有大量的木质素磺酸盐。木质素磺酸盐及改性木质素磺酸盐是一种潜在的利用资源，由于存在磺酸基团，其含硫量高达 10% 左右，有很好的水溶性和广泛的用途将亚硫酸法制浆废水中的木质素磺酸盐提取出来，并进行适当的前处理即可进行工业化应用，减少了酸法制浆废水的处理成本，同时也可推动造纸行业的整体发展。木质素磺酸盐近年来在农业、建筑、新材料的研发等方面表现出了很好的应用潜力及发展前景。然而从亚硫酸盐法制浆废水中提取出来的木质素磺酸盐仍然存在一些不足，比如引气过大，相对分子量小，稳定性和分散性不高等缺点，使得应用受到一定的限制。经过化学或者物理改性，能够改变木质素磺酸盐的结构及理化性能，可大大拓展木质素磺酸盐的使用范围。因此，研究开发木质素磺酸盐及改性产品极具意义。重金属作为一类危害很大的环境污染物，可以通过水体积累等方式对水环境及整个生态系统产生危害，并可能通过直接接触或食物链间接危及人类的身体健康 近年来，重金属污染问题日趋严重，且污染事件频发，如广西的镉污染事件、江苏血铅中毒事件和陕西铅中毒事件等．因此，采用水凝胶这一新型材料吸附去除水体中重金属的研究具有重要的实际意义。而用酚化改性磺酸钠制备木质素基水凝胶目前主要应用在金属离子的吸附与富集，今后有望扩展至其他领域如药物缓释或组织修复方面。并且随着化石能源的日益枯竭，充分开发可再生资源成为全球研究热点之一。作为一种廉价、易得的可再生资源，半纤维素在生物、环境、食品及造纸等多个领域得到广泛应用。作为高分子材料用于水凝胶的制备近年来也逐渐引起关注。随着研究的深入，有关半纤维素水凝胶合成的新思路、新方法不断出现，进一步开发结构可控，性能优异的半纤维素基水凝胶材料是今后的发展重点。此外，目前有关半纤维素基水凝胶的研究还停留在对制备方法的探索，或者简单的用作吸附材料，没有充分发挥其生物相容及生物可降解的优势。因此，半纤维素水凝胶在生物医学领域的应用仍有待于进一步开发。

2. 国内外研究现状分析

国外研究概况和特点

自上个世纪90年代开始，国外不断有学者将水凝胶材料应用于水处理领域，处理含有重金属离子的废水。水凝胶还有大量的功能基团如羧基(-cooh)、氨基(-nh₂)、羟基(-oh)、磺酸基(-so3h)等能与重金属发生吸附、螯合作用从而去除重金属离子。将淀粉、壳聚糖、蛋白质、纤维素、等天然高分子交联形成水凝胶也具有较好的重金属离子吸附能力。其中由壳聚糖制成的水凝胶的结构中具有nh₂和oh基团，能够与重金属离子产生较强的螯合作用，从而吸附重金属离子。pekel等采用辐射聚合的方法制得聚乙烯基咪唑水凝胶，并用红外光谱、热重分析等方法研究了水凝胶对cu² ，co² ，cd² 和pb² 的吸附能力及其吸附机理。然而均聚物水凝胶的凝胶表面官能团种类单一，对重金属离子去除能力较弱。然而共聚物具有较高的强度和良好的空间结构同时表面还具有大量的官能团，因此具有良好的重金属吸附性能和较高的选择性。cavus等釆用溶液法制备p(amps)和p(amps-co-ia)两种水凝胶，分别研究它们对水溶液中的pb² 、cu² 、cd² 的吸附能力。essawy等制备了一系列不同组分的聚(乙烯吡咯烷酮-丙烯酸甲酯)共聚物水凝胶，并研究了水凝胶对废水中的cu² 、cd² 和ni² 的吸附螯合能力。patel等采用微波辐照法制备出了聚(丙烯酰胺-二稀丙基啉溴化物-二烯丙基哌啶溴化物)水凝胶，研究其对水溶液中的cu² 和ni² 的去除能力，同时探讨了金属离子浓度、溶液ph值等因素对去除重金属离子效果的影响。

国内研究概况的特点：

3. 研究的基本内容与计划

1.通过茶多酚对木质素磺酸钠的酚化改性，木质素基水凝胶。

2.通过酸水解-盐析法降低实收的木质素磺酸盐中的还原糖

3.通过氧化、磺化改性后制得改性木质素磺酸钠，提高分子中的酚羟基、羧基、磺酸基的含量

4. 研究创新点

特色：

①茶多酚为儿茶素类化合物的混合物，为多酚类化合物，能够提高木质素的交联度；

②选用具有良好吸附性的钠基膨润土在酸性条件下与木钠和茶多酚共混，能够得到均相材料；