利用低值鱼制备高吸水剂及其应用研究

摘要

本文利用鱼蛋白生物高分子的可降解性，以丙烯酸（钠）、丙烯酰胺、丙烯酸铵其中的一种或两种作为单体原料，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵为引发剂，通过水溶液聚合法，将丙烯酸（AA）或丙烯酰胺（AM）两种单体接枝到易生物降解的鱼蛋白上，分别合成了鱼蛋白接枝聚合丙烯酸钠（FP-g-PAA）、鱼蛋白接枝共聚丙烯酸和丙烯酰胺（FP-g-P（AA-co-AA））、鱼蛋白接枝聚合丙烯酸铵（FP-g-PAA'）三种新型可生物降解性高吸水剂。通过考察对各因素产品吸（盐）水的性能测试，得出该三种新型高吸水剂聚合反应的最佳试验条件（各因素相对于丙烯酸的百分数）如下： FP-g-PAA：引发剂用量为1.0％，交联剂用量为0.06％，鱼蛋白用量为10％，丙烯酸中和度为80％，单体质量分数为20％。在此条件下制备的高吸水剂其吸水倍率达1120g.g-1，吸盐水倍率达105g.g-1。 FP-g-P（AA-co-AM）：引发剂用量为1.0％，交联剂用量为0.025％，鱼蛋白用量为7.5％，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1.8：0.2，丙烯酸中和度为90％，单体质量分数为18％。在此条件下制备的高吸水剂其吸水倍率达1061g.g-1，吸盐水倍率达136g.g-1。 FP-g-PAA'：引发剂用量为1.2％，交联剂用量为0.06％，鱼蛋白用量为10％，丙烯酸中和度为100％，单体质量分数为18％。在此条件下制备的高吸水剂其吸水倍率达1236g.g-1，吸盐水倍率达176g.g-1。 利用红外光谱（FTIR）对其结构进行表征，表明产品是鱼蛋白与丙烯酸单体的接枝共聚物。 同时，通过对三种吸水剂的保水性能、吸液性能的试验研究，结果表明所合成的高吸水剂具有良好的吸液性能和高保水性。 研究对Cu2+、Ni2+、Fe3+和Cr3+重金属离子的吸咐，结果表明平衡吸附量顺序为：Cu2+>Ni2+>Fe3+>Cr3+。初始浓度为6.00mmol?L-1时的吸附量最大，此时FP-g-PAA吸水剂在Cu2+，Nr2+，Fe3+，Cr3+溶液中的最大吸附量分别为：297.1mg?g-1、212.3mg?g-1、161.1mg?g-1、106.4mg?g-1；FP-g-P（AA-co-AM）吸水剂的最大吸附量分别为：253.2mg?g-1、203.5mg?g-1、103.5mg?g-1、98.1mg?g-1。FP-g-PAA吸水剂吸附性能比FP-g-P（AA-co-AM）的较强。 为探讨各新型高吸水剂的动力学理论实质，研究了它们在水、盐水、酸碱溶液的溶胀动力学和消溶胀动力学，测试结果发现与纯聚丙烯酸吸水剂相比，引入鱼蛋白可以提高平衡溶胀率和延长消溶胀平衡时间（即保水性好），但溶胀平衡时间也延长。对高吸水剂溶胀和消溶胀过程的数据进行了非线性拟合，过程表明与数学模型t/Qt=a+bt相吻合。此模型适用于颗粒状吸水剂的所有溶胀和消溶胀过程，而且相关度均可以达到0.96以上。 本文研究了在食品干燥保鲜，重金属离子吸附及种子包衣的应用： 选用FP-g-PAA为研究对象，与变色硅胶进行比较，发现该吸水剂具有较大的吸湿容量和良好的吸湿稳定性，在88％±1％相对湿度下的平衡吸湿量达到了2.65g.g-1，保湿性能好，优于广泛使用的变色硅胶。 玉米种子经FP-g-PAA'包衣后，提高了种子的萌发率、幼苗自由基清除相关酶的活性及自由基清除剂的含量，植物的H2O2与MDA水平得到有效降低，有效减轻了玉米幼苗的膜脂过氧化作用。其中以1：40包衣比时效果显著，表明该吸水剂能有效地缓解植物的干旱胁迫。 综上所述，该新型吸水剂在工农业上具有广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

论文的创新与贡献

第一章 绪论

1.1选题背景与研究意义

1.1.1选题背景

1.1.2研究意义

1.2高吸水剂的分类、制备方法及性能评价

1.2.1高吸水剂的定义及分类

1.2.2高吸水剂的制备方法

1.2.3高吸水剂在水中的溶胀过程

1.2.4高吸水剂的性能评价

1.3高吸水剂的应用

1.3.1高吸水剂在农林园艺方面的应用

1.3.2高吸水剂在医药卫生方面的应用

1.3.3高吸水剂在工业中的应用

1.3.4高吸水剂在食品中的应用

1.4蛋白类高吸水剂的国内外研究概况

1.5鱼蛋白资源现状、应用及降解方法

1.5.1低值鱼资源现状

1.5.2低值鱼蛋白的应用

1.5.3蛋白的降解方法

1.6课题研究目标和内容

1.6.1研究目标

1.6.2研究内容

第二章 鱼蛋白/丙烯酸(钠)接枝聚制备高吸水剂的研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器

2.2.3制备方法

2.2.4性能测试

2.2.5红外光谱分析

2.3性能测试结果及讨论

2.3.1原料含量对产品吸(盐)水倍率的影响

2.3.2产品吸液性能

2.3.3保水性能

2.3.4红外结构分析

2.4本章小结

第三章 鱼蛋白/丙烯酸(钠)/丙烯酰胺接枝共聚制备高吸水剂的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂

3.2.2实验仪器

3.2.3制备方法

3.2.4性能测试

3.2.5红外光谱分析

3.3 性能测试结果与分析

3.3.1原料含量对产品吸(盐)水倍率的影响

3.3.2产品吸液性能

3.3.3保水性能

3.3.4红外结构分析

3.4本章小结

第四章 鱼蛋白/丙烯酸(钠)接枝共聚制备高吸水剂的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1实验试剂

4.2.2实验仪器

4.2.3制备方法

4.2.4性能测试

4.2.5红外光谱分析

4.3性能测试结果与分析

4.3.1原料含量对产品吸(盐)水倍率的影响

4.3.2产品吸液性能

4.3.3保水性能

4.3.4红外结构分析

4.4本章小结

第五章 鱼蛋白高吸水剂的溶胀动力学研究

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1实验试剂

5.2.2实验仪器

5.2.3实验方法

5.3动力学测试结果与分析

5.3.1溶胀动力学数据分析

5.3.2消溶胀动力学数据分析

5.3.3动力学模型的建立

5.4本章小结

第六章 鱼蛋白高吸水剂的应用研究

6.1鱼蛋白接枝丙烯酸钠的吸湿保湿研究

6.1.1前言

6.1.2实验部分

6.1.3性能指标测试

6.1.4性能测试结果与分析

6.1.5小结

6.2鱼蛋白改性高吸水剂对重金属离子的吸附性能研究

6.2.1前言

6.2.2实验部分

6.2.3吸附性能指标测试

6.2.4实验结果与讨论

6.2.5小结

6.3鱼蛋白/丙烯酸铵包衣对玉米幼苗生理生化的影响

6.3.1前言

6.3.2实验部分

6.3.3 FP-SAP包衣对幼苗生理指标的测定

6.3.4结果与分析

6.3.5小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢