聚羟基丁酸酯纳米纤维支撑海藻酸钙纳滤膜制备及抗污染性能

以聚羟基丁酸酯(PHB)纳米纤维膜为载体,不添加致孔剂,制备了PHB纳米纤维支撑的海藻酸钙(CaAlg)水凝胶纳滤膜(CaAlg-PHB复合膜)。通过扫描电子显微镜观察膜的形貌,研究膜的溶胀性能、拉伸力学性能、亲水性和对乳化油、牛血清蛋白(BSA)溶液的抗污染性能以及对染料的截留性能。结果表明,CaAlg-PHB复合膜的断裂强度与CaAlg自支撑膜相比得到较大提高。乳化油悬浊液和BSA溶液的稳定通量分别为纯水通量的83.82%和86.70%,表明CaAlgPHB复合膜具有良好的抗污染性能。3D超景深显微镜观测显示乳化油在膜表面不粘附,水下二氯甲烷在膜表面的接触角达到148.3°,表明该复合膜在水下超疏油。在0.1 MPa压力下,CaAlg-PHB复合膜对染料刚果红的稳定通量和截留率分别为30.57 L/(m~2·h)和96.95%。     

抗污染羧化二氧化钛/海藻酸钙水凝胶过滤膜的制备及染料截留性能

以纳米羧化二氧化钛为增强剂,海藻酸钠为成膜基材,通过Ca²⁺离子交联制备抗污染羧化二氧化钛/海藻酸钙(TiO₂-COOH/CaAlg)水凝胶过滤膜。通过红外光谱和扫描电镜对复合膜的化学结构与形貌进行表征,并研究复合膜的力学性能、染料截留性能及抗污染性能。结果表明,相比于二氧化钛,羧化二氧化钛在复合膜中分散更均匀,利用Ca²⁺离子对羧化二氧化钛中-COOH与海藻酸钠中-COOH的协同交联作用,提高了水凝胶膜的力学性能。羧化二氧化钛含量为20%时,复合膜的断裂强度、断裂伸长率、拉伸模量和断裂能均最大,对染料直接黑38的截留率可达到96%,且受原料液pH值、无机盐NaCl和Na₂SO₄的影响较小,在0.1 MPa操作压力下过滤直接黑38/Na₂SO₄混合溶液12 h,复合膜对直接黑38的截留率保持在93%以上,渗透通量在15 L/(m²·h)左右。     

TiO2纳滤膜对重金属离子的截留性能

采用孔径为1.5 nm的TiO2纳滤膜,在压力0.4～0.8 MPa,pH值3～7的条件下,考察了膜对浓度范围为50～500 mg/L的Cu(NO3)2、Ni(NO3)2、ZnC12和CdC12四种单组份重金属溶液的截留性能.结果表明:除Cd2+外,膜对重金属离子的截留率随溶液浓度的增大先增大,当浓度达到200 mg/L后趋于稳定;升高压力膜的离子截留率会略有增加;当pH=6时,膜对Ni2+和Cd2+的截留率最低,而对Cu2+和Zn2+的截留率在pH=5～6时达到最高.TiO2膜对Cu2+、Ni2+、Zn2+和Cd2+的最高截留率分别可以达到96.9％、95.9％、92.5％和83.2％.     

海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过化学发泡-冷冻干燥-粒子滤出复合法制备聚乳酸(PLLA)大孔支架, 然后在大孔内以海藻酸钠(SA)、碳酸钙、葡萄糖酸内酯(GDL)为原料, 通过原位相转变制备海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料(CA/PLLA); 分别利用SEM、压缩强度测试和细胞培养对CA/PLLA支架的形貌、力学性能及生物相容性进行了研究。结果表明: PLLA具有直径小于2 mm、孔道相互连通的孔洞, 且在大孔中能够形成均匀的CA。CA/PLLA复合材料的压缩强度(2.74 MPa)远大于单一的海藻酸钙水凝胶的压缩强度(0.10 MPa)。在CA/PLLA复合支架中, 软骨细胞呈簇状圆形生长状态, 与其在天然软骨陷窝里生长状态一致。这种软硬结合、天然与合成高分子杂化的CA/PLLA复合材料的力学强度和生物相容性同时得到提高, 可进一步作为骨和软骨修复材料研究。     

海藻酸钙水凝胶对电刺激的响应行为

以CaCl2为交联剂采用浸渍法制备了海藻酸钙水凝胶,研究了海藻酸钙水凝胶的溶胀吸水率及其电刺激响应行为．结果表明,在NaCl水溶液中,海藻酸钙水凝胶的平衡溶胀比随着NaCl溶液浓度的增大而增大,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小．海藻酸钙水凝胶在NaCl水溶液中在非接触直流电场作用下向负极弯曲,其弯曲速度、弯曲偏转程度和应变随着外加电场强度的增大而增大,随着NaCl溶液离子强度的变化在离子强度I=0．03时出现临界最大值,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小．在周期性电场作用下,海藻酸钙水凝胶的弯曲响应行为具有良好的可逆性．     

基于电诱导沉积方法制备海藻酸钙水凝胶

海藻酸钙水凝胶是一种具有良好生物相容性、生物降解性的生物医用高分子材料,但是传统制备方法不能得到具有生理结构的水凝胶。文中提出了一种基于电诱导沉积原理,使用海藻酸钠和碳酸钙混合溶液制备海藻酸钙水凝胶的方法。在分析电诱导沉积原理基础上,搭建了海藻酸钙水凝胶3D打印系统。建立了海藻酸钙水凝胶截面宽度模型,提出了通过调节打印喷头的移动速度控制凝胶截面宽度的方法。应用该系统打印了圆管形、正六边形及四叶草形的生物支架,并用这些结构的生物支架进行细胞培养实验,获得具有一定生物活性的细胞。     

可注射型海藻酸钙-壳聚糖复合材料的凝胶性能研究

将海藻酸钠滴入壳聚糖和氯化钙的混合溶液中反应合成了海藻酸钙/壳聚糖(SA/CS)复合水凝胶材料,采用IR和SEM对其进行表征.讨论了壳聚糖分子量和含量对复合凝胶材料凝胶可注射性的影响.结果表明,复合材料中SA和CS存在分子间作用力;凝胶表面分布着同格,内部呈多孔结构}壳聚糖对复合凝胶的可注射性有明显的影响.     

室温下海藻酸钙水凝胶与丙烯腈的快速接枝共聚

探索了室温下、短时间内,海藻酸钙水凝胶与乙烯基单体丙烯腈接枝共聚的反应条件.在室温(20℃)下,5g平均直径为2.5 mm的海藻酸钙水凝胶小球用8.5×10-2mol/L K2S2O8及7.0×10-2mol/LNaHSO3引发10min后,与浓度为6.22mol/L的丙烯腈反应30min,接枝率可达1520%.FTIR证实海藻酸钙水凝胶与丙烯腈之间发生了接枝共聚反应;而接枝共聚对水凝胶结构的影响,则用荧光测定法作了分析.     

基于电沉积法制备图案化细胞负载型海藻酸钙水凝胶技术进展

由于海藻酸钙水凝胶具有良好的生物相容性、低毒性、低成本、并且可快速制备等优点,因此可作为生物支架材料。通过构建图案化的具有生物细胞的海藻酸钙水凝胶是生物工程中作为生物支架的重要手段之一。文中在简要介绍电沉积法制备海藻酸钙水凝胶原理的基础之上,着重阐述了近年来基于电沉积法制备图案化海藻酸钙水凝胶所提出的方法,包括电极的图案化、间接电沉积法、电沉积与3D生物打印结合、扫描电极的电沉积法以及双极电化学法,并对制备图案化细胞负载型海藻酸钙水凝胶今后发展中仍需解决的问题进行总结与展望。     

海藻酸钙/聚丙烯无纺布复合过滤膜的制备及性能

以聚丙烯（PP）无纺布为载体,不添加致孔剂制备了海藻酸钙/PP无纺布（CaAlg/PP）水凝胶复合过滤膜。通过SEM、TG对CaAlg/PP复合膜的表面形貌、热稳定性能进行表征。研究了CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能及其对染料吸附和染料截留的性能。结果表明,CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能比CaAlg水凝胶膜有很大提高。在0.1 MPa压力下,NaCl浓度为1 g·L-1时,料液通量为9.5 L（m2·h）-1,对亮蓝的截留率达到98.3%。CaAlg/PP复合膜的耐压性能远优于CaAlg膜,经过Ca2+交联后可以多次重复使用。CaAlg/PP复合膜对阴离子染料的吸附量很小,避免了染料的吸附污染。CaAlg/PP复合膜可应用于染料中低浓度盐的脱除。      

复合纳滤膜凝胶功能层的聚电解质特性

通过界面聚合的方法制备了以聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)为交联预聚体,以微孔聚砜膜为基膜的复合纳滤膜;研究了凝胶表层的聚电解质特性.实验表明:荷电纳滤膜的表面具有一定的疏水性.交联凝胶层的溶胀度表现出pH、外加盐浓度、温度的响应性.     

利用氧化石墨烯复合膜吸附去除水中重金属离子的研究进展

氧化石墨烯作为一种独特的碳纳米材料,具有很高的比表面积,且其表面含有丰富的羟基、羧基等含氧基团,被认为是一种得天独厚的吸附材料,在净化水体方面有着广阔的发展前景。目前,为进一步提高氧化石墨烯对重金属离子的选择吸附性,氧化石墨烯被辅之以其他功能化材料,来制备复合材料。此外,膜分离技术在解决水环境问题上效果显著,因此将氧化石墨烯复合材料与膜分离技术相结合,来制备氧化石墨烯复合膜,对净化水体起到了事半功倍的效果。本文综述了氧化石墨烯复合膜材料的制备方法,并对其去除水中重金属离子的研究进展与吸附机理进行了综述,也对后续研究方向进行了展望。     

两种海藻酸钙膜的制备及吸水性能

分别采用冷冻干燥法和自然晾干法制备海藻酸钙膜材料,考察比较了两种海藻酸钙膜材料的形貌及吸水性能。海藻酸钙自然晾干膜为无色透明膜,冻干膜为白色海绵膜,且冻干膜与晾干膜相比具有开放、贯通的多孔结构,其孔径介于100μm～200μm之间。海藻酸钠质量百分比含量为2%时,晾干膜和冻干膜对蒸馏水的吸水率分别为78.7%和985.0%,经3500r/min离心3min后保水率分别为42.5%和81.8%,两膜材料均具有较好的重复使用性能,其中反复吸水-放水4次后冻干膜的吸水率仍高达869.4%。     

氮化碳基纳米复合材料在重金属去除方面研究进展

石墨相氮化碳材料作为一种重要的二维层状材料, 在光催化、能源存储和环境污染治理等领域引起了广泛关注。氮化碳基复合材料以其稳定的物理化学性质、低成本和环境友好等特点成为不同领域的研究热点。在过去几年中, 氮化碳及其氮化碳基复合材料的制备、性质表征和不同领域应用取得了重要进展。本文总结了近几年氮化碳基复合材料的制备及掺杂和功能化研究, 及其在重金属离子废水中的去除应用, 以及不同研究方法对吸附机理的分析。最后还总结了氮化碳基材料在未来研究和应用中面临的主要问题、挑战和机遇。     

改性斜发沸石处理电镀废水中的重金属离子

沸石是一族含水铝硅酸盐矿物,具有特殊的晶体化学结构,拥有离子交换、高效选择性吸附、催化、耐酸、耐辐射等优异的性能和环境属性.天然斜发沸石经改性可增强吸附性能.在静态条件和动态条件下,研究了改性斜发沸石对电镀废水中重金属离子Cu2 ,Cr6 ,Zn2 ,Cd2 ,Pb2 的吸附性.结果表明,改性斜发沸石对重金属离子有较好的吸附性,pH值是影响吸附的主要因素.本技术用于电镀废水处理,可成功地使废水中重金属离子的含量降低到国家规定的排放标准以下,处理后的废水经解吸再生后可重复使用.     

Near-Infrared-Triggered On-Demand Controlled Release of Adeno-Associated Virus from Alginate Hydrogel Microbeads with Heat Transducer for Gene Therapy

Gene therapy using adeno-associated virus (AAV) has potential as a radical treatment modality for genetic diseases such as sensorineural deafness. To establish clinical applications, it is necessary to avoid immune response to AAV by controlled release system of AAV. Here, a near-infrared (NIR)-triggered on-demand AAV release system using alginate hydrogel microbeads with a heat transducer is proposed. By using a centrifuge-based microdroplet shooting device, the microbeads encapsulating AAV with Fe₃O₄ microparticles (Fe₃O₄-MPs) as a heat transducer are fabricated. Fe₃O₄-MPs generated heat by NIR enhanced the diffusion speed of the AAV, resulting in the AAV being released from the microbeads. By irradiating the microbeads encapsulating fluorescent polystyrene nanoparticles (FP-NPs) (viral model) with NIR, the fluorescence intensity decreased only for FP-NPs with a diameter of 20 nm and not for 100 or 200 nm, confirming that this system can release virus with a diameter of several tens of nanometers. By irradiating NIR to the AAV-encapsulating microbeads with Fe₃O₄-MPs, the AAV is released on demand, and gene transfection to cells by AAV is confirmed without loss of viral activity. The NIR-triggered AAV release system proposed in this study increases the number of alternatives for the method of drug release in gene therapy.     

改性壳聚糖对电镀废水中重金属离子的吸附

利用壳聚糖与香草醛反应制备出更为高效的天然高分子吸附剂－－改性壳聚糖（VCG）。在静态条件下，研究了改性壳聚糖（VCG）对重金属离子Pb^2 ,Cu^2 ,Cd^2 ,Zn^2 ,Ni^2 的吸附，结果表明，VCG对重金属离子具有较好的吸附性能，PH值是影响吸附的主要因素，络合反应是主要的吸附形式，在25℃、PH＝4时,深度分别为30mg/L的Pb^2 ,Cu^2 ,Cd^2 ,Zn^2 ,Ni^2 溶液被VCG吸附2h后，重金属离子的除去率达97％以上，含镍（Ⅱ）电镀废水经VCG吸附后，达到国家排放标准。