类水滑石对低取代度阳离子淀粉的吸附行为

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1、第27卷第7期应用化学Vol.27No.72010年7月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJuly2010类水滑石对低取代度阳离子淀粉的吸附行为ab*李燕侯万国ab(长治学院化学系长治;山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室济南250100)摘要研究了低取代度阳离子淀粉(CS-L)在Mg-Al类水滑石(HTlc)上的吸附行为。CS-L可在带结构正电荷的Mg-AlHTlc表面吸附，吸附方程符合Langmuir等温式，300min左右达吸附平衡，饱和吸附量为33.92mg/g。吸附驱动力可能缘自于:CS-L醚键或羟基与HTlc羟基之间形成氢键;熵效应，即吸附

2、所引起的CS的熵减少小于被吸附水释放引起的熵增加。随着pH值的增加，CS-L和HTlc的Zeta电位均降低，二者静电排斥作用减小，吸附量增加;惰性电解质NaCl和CaCl2的加入可屏蔽HTlc与CS-L之间及CS-L分子内带正电的链段之间的静电排斥力，吸附量增加;pH=9时，带负电的Al八面体多聚体容易吸附在带结构正电荷的HTlc表面进而吸附CS分子，吸附量显著增加;温度升高降低二者氢键作用，吸附量降低。比较了CS-L与高取代度阳离子淀粉(CS-H)在Mg-AlHTlc上的吸附行为。关键词吸附，类水滑石化合物，低取代度，阳离子淀粉中图分类号:O648.2文献标识码:A文章编号:100

3、0-0518(2010)07-0811-06DOI:10.3724/SP.J.1095.2010.90595类水滑石化合物(HTlc)是由二价金属离子和三价金属离子组成的具有水滑石层状晶体结构的氢［1－2］氧化物，由于同晶置换而使片层带永久正电荷，层片间存在可交换的阴离子以维持电中性。其化学［3］2+3+x+x－2+3+通式为:［M1－xMx(OH)2］Ax/n·mH2O，式中，M指二价金属阳离子，M指三价金属阳离子，A指3+价数为n的阴离子，x是M的数目，m是水合水数。HTlc是一类新型无机材料，广泛应用于油田、化妆［4］品、涂料、污水处理等领域。阳离子淀粉(CS)是淀粉在与带正电

4、荷的醚化剂反应生成的淀粉衍生物，是众多水溶性阳离子高分子(聚电解质)的一种。CS的制备简单、分散性和溶解性好、可生物降解、对环［5－6］境友好等特点使其在造纸、污水处理、化妆品制备、药物输送、油田开发等领域具有广阔应用前景。［7－11］在静电作用的驱动下，带正电的CS很容易被负电性的物质吸附，如纤维、玻璃、高岭土等，而在正［12］电性物质上的吸附却鲜有研究。取代度(简称DS)是指淀粉中每个D-吡喃葡萄糖单元中被阳离子取代羟基的平均数，取代度大于0.1者为高取代度CS;反之，为低取代度CS。本文研究了低取代度CS(DS=0.03，记作CS-L)在带结构正电荷的Mg-AlHTlc颗粒表面

5、的吸附行为，并与组成相似的高取代度［13］CS(DS=0.21，记作CS-H)在Mg-AlHTlc上的吸附行为做了比较，深入探讨了吸附机理，为CS与Mg-AlHTlc的相互作用研究提供理论支持，同时对拓宽二者应用领域有积极作用。1实验部分1.1仪器和试剂RigakuD/max-γB型X射线粉末衍射仪(日本理学公司)，CuKα射线，管电压40kV，管电流100mA，扫描速率4°/min，扫描范围2°～70°;Avatar370型傅里叶变换红外(FT-IR)仪(美国Nicolet公司);VarioELIII型元素分析仪(德国元素分析系统公司);Zetasizer3000型激光粒度分析仪(

6、英国Malvern公司);日立H-800型透射电子显微镜(日本日立公司);Agilent1100型水相凝胶渗透色谱仪(美国安捷伦公司);756CRT型紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司);乌氏粘度计(0.5mm)。［14］Mg-AlHTlc溶胶采用文献中非稳态共沉淀法合成:配制n(Mg)∶n(Al)=2∶1的MgC12·6H2O和AlC13·6H2O的混合盐溶液，在搅拌下加入共沉淀剂氨水，生成沉淀，过滤。将滤饼密闭于玻璃瓶中，于2009-09-04收稿，2010-01-05修回国家自然科学基金(50772062)、国家重点基础研究发展(九七三)计划(2004CB418504

7、)及山西省高校科技开发(20091038)资助项目通讯联系人:侯万国，男，博士，教授;E-mail:wghou@sdu.edu.cn;研究方向:胶体与界面化学812应用化学第27卷80℃恒温胶溶，得固含量为12.1%的Mg-AlHTlc溶胶(透射电子显微镜分析表明所制产品颗粒为六边形片状;粒度分析仪测定产品平均粒径为159.8nm;X射线衍射分析显示颗粒具有水滑石晶体结构)。CS-L由诸城兴贸玉米开发有限公司提供，阳离子部分为季铵盐，反离子为氯离子。CS-