用于吸附养殖尾水中Cu2+的温度敏感型淀粉基水凝胶制备及性能分析

来源：大连海洋大学学报杂志2024年第3期北京时间：

作者：姜硕, 孙萌, 孙惠, 张丽萍, 何天晓, 李姝诺, 李苗, 刘鹰, 田野

单位：1.大连海洋大学 海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023；2.设施渔业教育部重点实验室(大连海洋大学)，辽宁 大连 116023；3.大连工业大学 生物工程学院，辽宁 大连 116034)；4.浙江大学 生物系统工程与食品科学学院，浙江 杭州 310058；5.杭州萧山东海养殖有限责任公司，浙江 杭州 311500

摘要：为了快速移除水产养殖尾水中的铜离子(Cu2+)，合成了一种新型温度敏感多糖基水凝胶，以具有结构和性能优势的2-羟基-3-异丙氧基丙基淀粉醚(HIPS)和羧甲基淀粉钠(CMS)为原料，以乙二醇二缩水甘油醚(EDGE)和CaCl2为交联剂，通过形成共价键和离子键的混合交联方式制备具有温度敏感性能的HIPS/CMS复合凝胶，利用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对复合凝胶的结构和内部形貌进行表征，研究复合凝胶的温度敏感性能，并探究了复合凝胶对水产养殖尾水中Cu2+的吸附效果。结果表明：HIPS/CMS复合凝胶具有优异的温度敏感性能，当温度高于其体积相转变温度(VPTT，34.1 ℃)时，复合凝胶体积明显收缩，溶胀率从62.1 倍下降至33.6 倍；HIPS/CMS复合凝胶对水产养殖尾水中Cu2+具有良好的吸附性能，最大吸附量可达25.2 mg/g；复合凝胶对Cu2+吸附过程符合Langmuir吸附模型，属于单分子层化学吸附；利用该复合凝胶的温度敏感性能，可实现HIPS/CMS复合凝胶的回收再利用，并且经5次吸附-解吸循环后吸附量仍可达15.1 mg/g。研究表明，本研究制备的HIPS/CMS复合凝胶对养殖尾水中的Cu2+的去除效果较好且绿色环保，可以重复使用。

关键词：水产养殖尾水,Cu2+吸附,水凝胶,温度敏感,淀粉衍生物

基金资助：国家自然科学基金(31901775，22108024)；辽宁省自然科学基金面上项目(2023-MS-285)；辽宁省教育厅高校基本科研项目(20220062)；大连市青年科技之星项目(2021RQ113，2022RQ016)；设施渔业教育部重点实验室(大连海洋大学)资助项目(202224)