類水滑石對低取代度陽離子淀粉的吸附行為

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1、第27卷第7期應(yīng)用化學(xué)Vol.27No.72010年7月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJuly2010類水滑石對低取代度陽離子淀粉的吸附行為ab*李燕侯萬國ab(長治學(xué)院化學(xué)系長治;山東大學(xué)膠體與界面化學(xué)教育部重點實驗室濟(jì)南250100)摘要研究了低取代度陽離子淀粉(CS-L)在Mg-Al類水滑石(HTlc)上的吸附行為。CS-L可在帶結(jié)構(gòu)正電荷的Mg-AlHTlc表面吸附，吸附方程符合Langmuir等溫式，300min左右達(dá)吸附平衡，飽和吸附量為33.92mg/g。吸附驅(qū)動力可能緣自于:CS-L醚鍵或羥基與HTlc羥基之間形成氫鍵;熵效應(yīng)，即吸附

2、所引起的CS的熵減少小于被吸附水釋放引起的熵增加。隨著pH值的增加，CS-L和HTlc的Zeta電位均降低，二者靜電排斥作用減小，吸附量增加;惰性電解質(zhì)NaCl和CaCl2的加入可屏蔽HTlc與CS-L之間及CS-L分子內(nèi)帶正電的鏈段之間的靜電排斥力，吸附量增加;pH=9時，帶負(fù)電的Al八面體多聚體容易吸附在帶結(jié)構(gòu)正電荷的HTlc表面進(jìn)而吸附CS分子，吸附量顯著增加;溫度升高降低二者氫鍵作用，吸附量降低。比較了CS-L與高取代度陽離子淀粉(CS-H)在Mg-AlHTlc上的吸附行為。關(guān)鍵詞吸附，類水滑石化合物，低取代度，陽離子淀粉中圖分類號:O648.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:100

3、0-0518(2010)07-0811-06DOI:10.3724/SP.J.1095.2010.90595類水滑石化合物(HTlc)是由二價金屬離子和三價金屬離子組成的具有水滑石層狀晶體結(jié)構(gòu)的氫［1－2］氧化物，由于同晶置換而使片層帶永久正電荷，層片間存在可交換的陰離子以維持電中性。其化學(xué)［3］2+3+x+x－2+3+通式為:［M1－xMx(OH)2］Ax/n·mH2O，式中，M指二價金屬陽離子，M指三價金屬陽離子，A指3+價數(shù)為n的陰離子，x是M的數(shù)目，m是水合水?dāng)?shù)。HTlc是一類新型無機材料，廣泛應(yīng)用于油田、化妝［4］品、涂料、污水處理等領(lǐng)域。陽離子淀粉(CS)是淀粉在與帶正電

4、荷的醚化劑反應(yīng)生成的淀粉衍生物，是眾多水溶性陽離子高分子(聚電解質(zhì))的一種。CS的制備簡單、分散性和溶解性好、可生物降解、對環(huán)［5－6］境友好等特點使其在造紙、污水處理、化妝品制備、藥物輸送、油田開發(fā)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。［7－11］在靜電作用的驅(qū)動下，帶正電的CS很容易被負(fù)電性的物質(zhì)吸附，如纖維、玻璃、高嶺土等，而在正［12］電性物質(zhì)上的吸附卻鮮有研究。取代度(簡稱DS)是指淀粉中每個D-吡喃葡萄糖單元中被陽離子取代羥基的平均數(shù)，取代度大于0.1者為高取代度CS;反之，為低取代度CS。本文研究了低取代度CS(DS=0.03，記作CS-L)在帶結(jié)構(gòu)正電荷的Mg-AlHTlc顆粒表面

5、的吸附行為，并與組成相似的高取代度［13］CS(DS=0.21，記作CS-H)在Mg-AlHTlc上的吸附行為做了比較，深入探討了吸附機理，為CS與Mg-AlHTlc的相互作用研究提供理論支持，同時對拓寬二者應(yīng)用領(lǐng)域有積極作用。1實驗部分1.1儀器和試劑RigakuD/max-γB型X射線粉末衍射儀(日本理學(xué)公司)，CuKα射線，管電壓40kV，管電流100mA，掃描速率4°/min，掃描范圍2°～70°;Avatar370型傅里葉變換紅外(FT-IR)儀(美國Nicolet公司);VarioELIII型元素分析儀(德國元素分析系統(tǒng)公司);Zetasizer3000型激光粒度分析儀(

6、英國Malvern公司);日立H-800型透射電子顯微鏡(日本日立公司);Agilent1100型水相凝膠滲透色譜儀(美國安捷倫公司);756CRT型紫外可見分光光度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司);烏氏粘度計(0.5mm)。［14］Mg-AlHTlc溶膠采用文獻(xiàn)中非穩(wěn)態(tài)共沉淀法合成:配制n(Mg)∶n(Al)=2∶1的MgC12·6H2O和AlC13·6H2O的混合鹽溶液，在攪拌下加入共沉淀劑氨水，生成沉淀，過濾。將濾餅密閉于玻璃瓶中，于2009-09-04收稿，2010-01-05修回國家自然科學(xué)基金(50772062)、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展(九七三)計劃(2004CB418504

7、)及山西省高?？萍奸_發(fā)(20091038)資助項目通訊聯(lián)系人:侯萬國，男，博士，教授;E-mail:wghou@sdu.edu.cn;研究方向:膠體與界面化學(xué)812應(yīng)用化學(xué)第27卷80℃恒溫膠溶，得固含量為12.1%的Mg-AlHTlc溶膠(透射電子顯微鏡分析表明所制產(chǎn)品顆粒為六邊形片狀;粒度分析儀測定產(chǎn)品平均粒徑為159.8nm;X射線衍射分析顯示顆粒具有水滑石晶體結(jié)構(gòu))。CS-L由諸城興貿(mào)玉米開發(fā)有限公司提供，陽離子部分為季銨鹽，反離子為氯離子。CS-