魔芋葡甘聚糖-明胶-淀粉气凝胶过滤材料的结构与性能研究

摘要

为取代难以降解、易造成环境污染且资源有限的合成有机过滤材料,本研究以魔芋葡甘聚糖、马铃薯淀粉等食源性成分为基材,经过溶胶-凝胶及冷冻干燥法制备出可生物降解的魔芋葡甘聚糖-明胶-淀粉气凝胶滤材,对其微观形貌、密度与孔隙率、力学性能和过滤性能进行表征,并优化配方为KGM、明胶、淀粉投料质量比=1:2:2.最优配方制得的KGS2气凝胶孔径均一,密度为0.0589 g/cm3,孔隙率达84.9％,抗压强度为848.34 kPa,过滤阻力为116 Pa,对粒径范围为1～10μm的颗粒物过滤效率均在95％以上.室内土埋法测定失重率结果显示,KGS2气凝胶在温度为40°C、相对湿度为60％、土壤pH为8.0的环境中失重率最高,28 d后达100％;按ISO 14855-1-2012中方法测得KGS2气凝胶第62 d时生物降解率达78.1％;大鼠急性经口毒性试验显示,KGS2气凝胶LD50大于2.4 g/kg BW.以上实验结果证明,KGS2气凝胶兼具良好的机械性能、较低的过滤阻力和较高的过滤效率,为生物可降解材料,并具较高的生物安全性,其作为绿色环保的新型过滤材料极具应用潜能.