一种藜麦多糖-壳聚糖复合气凝胶及其制备方法和应用

一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法和应用。


背景技术：

2.地表水最常见的污染包括有机污染、重金属污染、富营养污染及其复合性污染等，水体污染直接影响人们的健康和社会的发展，对废水进行处理和净化是解决水污染问题的主要手段，因此，开发有效的废水处理方法是重要的研究课题。目前处理废水的常规方法包括膜分离法、化学沉淀法、化学氧化法、吸附法和生物降解法等，其中，吸附法具有适用范围广、不产生二次污染、简便易行等优点，在废水处理中得到了十分广泛的应用。
3.在吸附法中，吸附剂的吸附性能是废水处理效果的关键，传统的吸附剂包括活性炭、膨润土、生物质材料以及合成树脂等。近年来，随着人们对绿色化学和生态安全问题的重视程度逐渐提高，具有天然、可降解、可再生性质的吸附剂备受关注。
4.天然多糖是自然界分布广泛、资源丰富的一类重要的天然高分子，它种类繁多，主要包括壳聚糖、纤维素、海藻酸钠、淀粉、环糊精等。由于天然多糖结构的多样性、价廉易得、可再生性以及可被微生物降解的特性，利用天然多糖为原料开发各种新吸附材料具有很好的研究前景。例如cn102671631a公开了一种用于酸性染料废水处理的吸附剂的制备方法，所述制备方法为：先将β
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环糊精置于一水柠檬酸中，添加peg
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400、磷酸二氢钠后聚合成β
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环糊精聚合物；然后在壳聚糖溶液中加入硅烷偶联剂，将β
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环糊精聚合物与壳聚糖进行交联，壳聚糖与β
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环糊精聚合物摩尔比为1:3，得到β
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环糊精
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壳聚糖多孔膜，该多孔膜可用于吸附印染废水中的酸性染料。cn108126671a公开了一种负载型壳聚糖吸附剂及其制备方法和应用，其以壳聚糖为原料，对壳聚糖进行热处理改性得到纳米含氮碳球，再以改性壳聚糖为载体负载壳聚糖粉末，得到负载型壳聚糖纳米吸附剂，该吸附剂在染料废水和重金属废水吸附方面具有较好的应用前景。但是，上述吸附剂的孔隙率较低，吸附效率有待改进。
5.为了改善吸附剂的吸附效果，目前有研究工作将气凝胶引入吸附剂的制备中，气凝胶材料具有丰富的多孔结构，密度低，比表面积高，有助于改善吸附效率。天然多糖基气凝胶是以天然多糖为前驱体，经超临界干燥或冷冻干燥后制得。天然多糖基气凝胶作为继无机气凝胶和有机聚合物气凝胶之后的第三代气凝胶，具备传统气凝胶特性的同时还具有绿色、可再生及可降解等优异性能，成为天然高分子材料研究与应用中的一个热点。例如cn111389358a公开了一种改性氮掺碳气凝胶的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖粉末与醋酸溶液混合后冷冻干燥，随后将样品置于管式炉中，在氮气保护下高温碳化，取出后放入高浓度的氢氧化钾溶液中浸渍后过滤烘干，再次于氮气气氛的管式炉中高温碳化，最后清洗、过滤、烘干，得到目标材料；该材料作为水处理中的吸附剂使用，可应用于吸附水中的孔雀石绿等。但是，天然多糖基气凝胶(如壳聚糖气凝胶)通常存在稳定性问题，尤其在酸性环境中的稳定性欠佳；而化学交联和改性的方法比较复杂，且交联或改性会影响其吸附性能。因此，用于水处理的吸附剂还面临着原料来源单一、制备过程复杂(甚至污染环境)、回收困
难等问题。
6.因此，开发一种吸附性能优异、绿色环保且制备方法简便的吸附材料，是本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法和应用，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶吸附效果好，原料来源广泛，制备方法简单，是一种综合性能优异的新型吸附材料，为污水处理提供了新的思路。
8.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶通过藜麦多糖和壳聚糖交联得到；所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶具有三维网络结构。
10.藜麦是一种双子叶植物，藜麦种子中含有大约60％的多糖，本发明提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶通过藜麦多糖和壳聚糖交联得到，其中，藜麦多糖和壳聚糖均为生物基多糖，具有绿色、环保、可降解的特点，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶具有三维网络结构，含有丰富的微观孔径，吸附效果好，稳定性高，机械强度高，对染料、重金属、砷化物、天然有机物都具有优异的吸附性能；而且其制备方法简单，原料来源广泛，能够实现简便、高效、绿色的制备。
11.优选地，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的孔径为20～150μm，例如可以为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
12.优选地，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的比表面积为10～100m2/g，例如可以为15m2/g、20m2/g、30m2/g、40m2/g、50m2/g、60m2/g、70m2/g、80m2/g、90m2/g或95m2/g，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
13.优选地，以所述藜麦多糖与壳聚糖的质量之和为100％计，所述藜麦多糖的质量为5～50％，例如可以为6％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％或48％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
14.作为本发明的优选技术方案，以藜麦多糖和壳聚糖的总量为100％计，所述藜麦多糖的质量百分含量为5～50％，使所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶兼具优异的吸附效果、高稳定性和高机械强度。如果藜麦多糖的含量过低，则会使复合气凝胶的吸附性能降低；如果藜麦多糖的含量过高，则会使复合气凝胶材料变脆，机械强度下降。
15.优选地，所述藜麦多糖的分子量为10000～20000da，例如可以为11000da、12000da、13000da、14000da、15000da、16000da、17000da、18000da或19000da，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为15000da。
16.优选地，本发明所述藜麦多糖可通过市场途径购买得到，也可从藜麦籽粒中提取得到；所述提取的方法包括本领域常规的水提醇沉法等。
17.优选地，所述藜麦多糖通过如下方法提取得到，所述方法包括：将藜麦籽粒与水混合，通过水提醇沉法进行提取，得到所述藜麦多糖。
18.优选地，所述藜麦籽粒与水的料液比为1:(10～30)，例如可以为1:11、1:13、1:15、1:17、1:19、1:20、1:21、1:23、1:25、1:27或1:29等；具体地，所述料液比为质量/体积比(m/v)，即以藜麦籽粒的质量为1g计，水的体积为10～30ml。
19.优选地，所述水提醇沉法中的醇为乙醇。
20.优选地，所述水提醇沉法中加入乙醇后，体系中乙醇的体积百分含量为50～80％，例如可以为52％、55％、58％、60％、62％、62％、68％、70％、72％、75％或78％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
21.优选地，所述壳聚糖的分子量为500000～2000000da，例如可以为600000da、700000da、800000da、900000da、1000000da、1100000da、1300000da、1500000da、1700000da或1900000da，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
22.优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度为75～95％，例如可以为76％、78％、80％、81％、83％、85％、87％、89％、90％、91％、93％或94％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
23.第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
24.(1)将藜麦多糖、壳聚糖与溶剂混合，得到混合溶液；
25.(2)将步骤(1)得到的混合溶液冷冻干燥，得到冻干产物；
26.(3)将步骤(2)得到的冻干产物进行交联，得到所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶。
27.优选地，步骤(1)所述藜麦多糖与壳聚糖的质量比为1:(1～19)，例如可以为1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:13、1:15、1:17或1:18等。
28.优选地，步骤(1)所述混合溶液中藜麦多糖与壳聚糖的浓度之和为10～50mg/ml，例如可以为12mg/ml、15mg/ml、18mg/ml、20mg/ml、22mg/ml、25mg/ml、28mg/ml、30mg/ml、32mg/ml、35mg/ml、38mg/ml、40mg/ml、42mg/ml、45mg/ml或48mg/ml，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
29.优选地，步骤(1)所述溶剂为包含酸性物质的水溶液。
30.优选地，所述酸性物质为有机酸和/或无机酸。
31.优选地，所述酸性物质包括盐酸、醋酸或乳酸中的任意一种或至少两种的组合。
32.优选地，所述溶剂中酸性物质的质量百分含量为0.5～5％，例如可以为0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％或4.8％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为1～2％。
33.优选地，步骤(1)所述混合的具体步骤为：将藜麦多糖与壳聚糖溶液混合均匀，得到混合溶液；所述壳聚糖溶液的溶剂为浓度1～2％(例如1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％或1.9％等)的稀酸溶液；其中的稀酸包括盐酸、醋酸或乳酸中的任意一种或至少两种的组合。
34.优选地，步骤(1)所述混合溶液中还包括交联剂。
35.优选地，所述交联剂包括戊二醛。
36.优选地，以所述藜麦多糖与壳聚糖的质量之和为100％计，所述交联剂的质量为0.01～2％，例如可以为0.03％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.1％、1.3％、1.5％、1.7％或1.9％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为0.1～0.5％。
37.优选地，步骤(2)所述冷冻干燥的冷冻温度为
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20～
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80℃，例如可以为
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22℃、
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25℃、
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28℃、
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30℃、
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35℃、
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40℃、
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45℃、
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50℃、
‑
55℃、
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60℃、
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65℃、
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70℃、
‑
75℃或
‑
78℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
38.优选地，步骤(2)所述冷冻干燥的时间为24～48h，例如可以为26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h、42h、45h或47h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
39.优选地，步骤(2)所述冷冻干燥的具体步骤包括：将所述混合溶液置于模具中，然后进行冷冻干燥。
40.优选地，所述模具采用圆柱形塑料与具有导热功能的材料制成。
41.优选地，步骤(3)所述交联的温度为100～200℃，例如可以为110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或190℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
42.优选地，步骤(3)所述交联的时间为10～60min，例如可以为15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min或55min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
43.优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
44.(1)将藜麦多糖、壳聚糖、交联剂与溶剂混合，得到混合溶液；所述藜麦多糖与壳聚糖的质量比为1:(1～19)，所述混合溶液中藜麦多糖与壳聚糖的浓度之和为10～50mg/ml；所述溶剂为包含酸性物质的水溶液，酸性物质的质量百分含量为0.5～5％；
45.(2)将步骤(1)得到的混合溶液冷冻干燥24～48h，得到冻干产物；
46.(3)将步骤(2)得到的冻干产物在100～200℃交联10～60min，得到所述藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶。
47.第三方面，本发明提供一种复合吸附剂，所述复合吸附剂包括如第一方面所述的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶。
48.第四方面，本发明提供一种如第一方面所述的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶在水处理中的应用。
49.优选地，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶作为水处理中的吸附剂。
50.优选地，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶材料做成各种形状，用于吸附染料废液中染色废弃物或工业废液中的重金属。
51.优选地，将所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶材料做成各种形状，用于吸附天然有机物。
52.优选地，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶作为水处理中的吸附剂吸附重金属离
子、砷化物或有机物中的任意一种或至少两种的组合。
53.优选地，所述有机物包括合成有机染料和/或天然有机物。
54.优选地，所述天然有机物包括生物碱、皂苷、多酚或黄酮中的任意一种或至少两种的组合。
55.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
56.本发明提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶通过藜麦多糖和壳聚糖交联得到，通过藜麦多糖与壳聚糖的协同作用，使所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶具有丰富的微观孔径，吸附效果好，稳定性高，机械强度高，对染料、重金属、砷化物、天然有机物都具有优异的吸附性能，对刚果红的吸附量达到342mg/g以上，对亚甲基蓝的吸附量达到18mg/g以上，对皂苷、黄酮和多酚等天然有机物的吸附量高；而且其制备方法简单，原料来源广泛，能够实现简便、高效、绿色的制备，为污水处理提供了一种新思路。
附图说明
57.图1为实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的扫描电镜图；
58.图2为实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的红外光谱图；
59.图3为实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的热分析曲线图；
60.图4为实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的机械强度测试图，其中，(a)5g砝码，(b)10g砝码，(c)20g砝码，(d)100g砝码；
61.图5为不同的藜麦多糖与壳聚糖的质量比对吸附染料性能的影响结果图；
62.图6为不同的交联温度对吸附染料性能的影响结果图；
63.图7为不同的吸附时间对吸附染料性能的影响结果图；
64.图8为不同的吸附温度对吸附染料性能的影响结果图；
65.图9为不同的吸附ph值对吸附染料性能的影响结果图；
66.图10为不同的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量对吸附刚果红性能的影响结果图，其中，(a)1mg，(b)5mg，(c)10mg；
67.图11为不同的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量对吸附亚甲基蓝性能的影响结果图，其中，(a)1mg，(b)5mg，(c)10mg；
68.图12为不同的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量对吸附天然有机物性能的影响结果图；
69.图13为不同的初始浓度对吸附天然有机物性能的影响结果图；
70.图14为不同的吸附温度对吸附天然有机物性能的影响结果图；
71.图15为不同的吸附时间对吸附天然有机物性能的影响结果图；
72.图16为不同的吸附ph值对吸附天然有机物性能的影响结果图。
具体实施方式
73.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
74.本发明以下实施例中所使用的藜麦多糖从藜麦籽粒中提取得到，提取的方法为水提醇沉法，具体步骤如下：
75.将干燥的藜麦籽粒(1kg)磨成粉并用去离子水提取2次，提取的料液比(m/v)为1:10，温度为60℃，时间为2h；合并2份提取液，通过旋转蒸发仪进行浓缩，然后加入乙醇(95％，3体积当量)进行醇沉，醇沉的温度为4℃、时间为12h；醇沉后4000rpm离心10min，将沉淀分别用乙醇、丙酮和乙醚进行洗涤，干燥，得到藜麦多糖，分子量为15000da(通过凝胶色谱法测试得到，gpc，agilent 1260)。
76.本发明以下实施例中所使用的壳聚糖购自国药集团，脱乙酰度为80％。
77.实施例1
78.一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，具体制备方法如下：
79.(1)按照质量比1:1称取藜麦多糖和壳聚糖，加入交联剂(戊二醛)和1％的乙酸溶液，搅拌混合均匀，得到混合溶液；所述混合溶液中藜麦多糖和壳聚糖的总浓度为20mg/ml，以藜麦多糖和壳聚糖的质量和为100％计，戊二醛的质量为0.2％；
80.(2)将步骤(1)得到的混合溶液置于模具中，
‑
80℃条件下冷冻，置于冷冻干燥机中干燥，得到冻干产物；
81.(3)将步骤(2)得到的冻干产物置于100℃烘箱中处理60min，得到所述藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶。
82.实施例2
83.一种藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，具体制备方法如下：
84.(1)按照质量比1:2称取藜麦多糖和壳聚糖，加入交联剂(戊二醛)和2％的盐酸溶液，搅拌混合均匀，得到混合溶液；所述混合溶液中藜麦多糖和壳聚糖的总浓度为20mg/ml，以藜麦多糖和壳聚糖的质量和为100％计，戊二醛的质量为0.2％；
85.(2)将步骤(1)得到的混合溶液置于模具中，
‑
80℃条件下冷冻，置于冷冻干燥机中干燥，得到冻干产物；
86.(3)将步骤(2)得到的冻干产物置于125℃烘箱中处理50min，得到所述藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶。
87.实施例3
88.一种藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，具体制备方法如下：
89.(1)按照质量比1:3称取藜麦多糖和壳聚糖，加入交联剂(戊二醛)和2％的乙酸溶液，搅拌混合均匀，得到混合溶液；所述混合溶液中藜麦多糖和壳聚糖的总浓度为20mg/ml，以藜麦多糖和壳聚糖的质量和为100％计，戊二醛的质量为0.2％；
90.(2)将步骤(1)得到的混合溶液置于模具中，
‑
80℃条件下冷冻，置于冷冻干燥机中干燥，得到冻干产物；
91.(3)将步骤(2)得到的冻干产物置于150℃烘箱中处理40min，得到所述藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶。
92.实施例4
93.一种藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，具体制备方法如下：
94.(1)按照质量比1:1称取藜麦多糖和壳聚糖，加入交联剂(戊二醛)和1.5％的乳酸溶液，搅拌混合均匀，得到混合溶液；所述混合溶液中藜麦多糖和壳聚糖的总浓度为20mg/ml，以藜麦多糖和壳聚糖的质量和为100％计，戊二醛的质量为0.2％；
95.(2)将步骤(1)得到的混合溶液置于模具中，
‑
80℃条件下冷冻，置于冷冻干燥机中
干燥，得到冻干产物；
96.(3)将步骤(2)得到的冻干产物置于175℃烘箱中处理30min，得到所述藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶。
97.实施例5
98.一种藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，具体制备方法如下：
99.(1)按照质量比1:5称取藜麦多糖和壳聚糖，加入交联剂(戊二醛)和1.5％的乙酸溶液，搅拌混合均匀，得到混合溶液；所述混合溶液中藜麦多糖和壳聚糖的总浓度为20mg/ml，以藜麦多糖和壳聚糖的质量和为100％计，戊二醛的质量为0.2％；
100.(2)将步骤(1)得到的混合溶液置于模具中，
‑
80℃条件下冷冻，置于冷冻干燥机中干燥，得到冻干产物；
101.(3)将步骤(2)得到的冻干产物置于200℃烘箱中处理30min，得到所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶。
102.实施例6
103.一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，具体制备方法如下：
104.(1)按照质量比1:1称取藜麦多糖和壳聚糖，加入交联剂(戊二醛)和2％的乙酸溶液，搅拌混合均匀，得到混合溶液；所述混合溶液中藜麦多糖和壳聚糖的总浓度为20mg/ml，以藜麦多糖和壳聚糖的质量和为100％计，戊二醛的质量为0.2％；
105.(2)将步骤(1)得到的混合溶液置于模具中，
‑
80℃条件下冷冻，置于冷冻干燥机中干燥，得到冻干产物；
106.(3)将步骤(2)得到的冻干产物置于175℃烘箱中处理30min，得到所述藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶。
107.实施例7～11
108.一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，其与实施例6的区别仅在于，步骤(1)中藜麦多糖和壳聚糖的质量比分别为1:4、1:9、1:19、1:49、1:99；其他原料的用量以及制备的工艺参数均与实施例6相同。
109.实施例12～15
110.一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法，其与实施例6的区别仅在于，步骤(3)中的处理温度分别为100℃、125℃、150℃、200℃；原料的用量以及其他工艺参数均与实施例6相同。
111.对比例1
112.一种壳聚糖气凝胶及其制备方法，其与实施例6的区别仅在于，将步骤(1)中的藜麦多糖替换为等量的壳聚糖；原料的用量以及其他工艺参数均与实施例6相同。
113.结构表征以性能测试：
114.(1)微观形貌
115.采用扫描电子显微镜(sem，jsm
‑
6700f，jeol)测试藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的表面微观形貌，示例性地，实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的扫描电镜图如图1所示，从图1中可知，所述藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶呈现出多孔状的疏松的柔韧性较好的结构，这一结构特征有利于复合气凝胶对染料色素等物质的有效吸附。
116.(2)红外测试
117.通过傅里叶变换红外光谱仪(ft
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ir，tenser 27，bruker)对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶进行测试，并以单独的藜麦多糖(qs)和壳聚糖(cs)作为对比平行测试。其中，实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(qs
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cs)的红外光谱图如图2所示，从图2中可知，藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶的红外光谱图兼具壳聚糖和藜麦多糖的结构特征，表明复合气凝胶交联成功。
118.(3)热重分析
119.采用热重分析仪(tg
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dta 6300，日本)对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶进行热重分析，测试环境为氮气氛，以10℃/min的速率从50℃升温至1000℃，得到待测样品的热重分析结果。其中，实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的热分析曲线图如图3所示：根据tg曲线，在50～200℃范围内有6％的重量损失，在200～500℃范围内有46％的重量损失；dtg曲线显示200～500℃是复合气凝胶失重最快的温度范围；当温度为310℃时，复合气凝胶的质量损失速率最大，为
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4.11％/min。
120.(4)机械强度测试
121.通过在藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶上放置不同质量的砝码，测试其机械强度；示例性地，实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的机械强度测试图如图4所示，其中，(a)5g砝码，(b)10g砝码，(c)20g砝码，(d)100g砝码；可见，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶能够承受100g砝码，具有良好的机械强度。
122.应用例1
123.藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶作为吸附剂在处理染料废水中的应用，具体方法如下：
124.a.称取实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶5mg，加入20ml 200mg/l的刚果红(cr)溶液，室温下静置吸附2h；过滤将复合气凝胶材料除去，通过分光光度计(unico，2802)测定藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶对刚果红溶液的吸附性能；
125.b.称取实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶5mg，加入20ml 200mg/l的亚甲基蓝(mb)溶液，室温下静置吸附2h；过滤将复合气凝胶材料除去，通过分光光度计测定藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶对亚甲基蓝溶液的吸附性能。
126.采用相同的方法研究不同的藜麦多糖与壳聚糖的质量比(实施例6～11、对比例1)对复合气凝胶的吸附染料性能的影响，得到的结果图如图5所示，从图5中可知，随着藜麦多糖含量的增加，藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对刚果红(cr)和亚甲基蓝(mb)的吸附性能逐渐增强，当藜麦多糖与壳聚糖的质量比为1:1时，藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对刚果红的饱和吸附量为342.5mg/g，对亚甲基蓝的饱和吸附量为17.96mg/g。
127.采用相同的方法研究不同的交联温度(实施例6、12～15)对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的吸附染料性能的影响，得到的结果图如图6所示，从图6中可知，不同的交联温度对复合气凝胶吸附刚果红和亚甲基蓝有一定的影响；随着交联温度的提高，复合气凝胶对刚果红和亚甲基蓝的吸附性能逐渐增强，当温度为175℃(实施例6)时，复合物对刚果红的吸附量为304.5mg/g，对亚甲基蓝的饱和吸附量为18.08mg/g，继续提高交联温度，复合气凝胶对染料的吸附性能逐渐趋于平缓。
128.采用相同的方法研究不同的吸附时间对藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶(实施例6)的吸附染料性能的影响，得到的结果图如图7所示，从图7中可知，不同的吸附时间对复合气
凝胶吸附刚果红和亚甲基蓝有一定的影响，随着吸附时间的逐渐增加，复合气凝胶对刚果红和亚甲基蓝的吸附性能逐渐增强，当吸附时间达到8h以后，吸附性能逐渐趋于平缓；此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对刚果红的吸附量为310.38mg/g，对亚甲基蓝的吸附量为18.08mg/g。
129.采用相同的方法研究不同的吸附温度对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(实施例6)的吸附染料性能的影响，得到的结果图如图8所示，从图8中可知，不同吸附温度对复合气凝胶吸附刚果红和亚甲基蓝有一定的影响，当吸附温度为30℃时，复合气凝胶对染料的吸附效果最好，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对刚果红的吸附量为211.63mg/g，对亚甲基蓝的吸附量为10.65mg/g。
130.采用相同的方法研究不同的吸附ph值对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(实施例6)的吸附染料性能的影响，得到的结果图如图9所示，从图9中可知，不同ph值对复合气凝胶吸附刚果红和亚甲基蓝有一定的影响；当ph为6.0左右时，复合气凝胶对刚果红的吸附效果最好，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对刚果红的吸附量为322mg/g；当ph为12.0时，复合气凝胶对亚甲基蓝的吸附效果最好，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对亚甲基蓝的吸附量为17.80mg/g。
131.采用相同的方法研究不同的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量对吸附刚果红性能的影响，得到的结果图如图10所示，其中，(a)1mg，(b)5mg，(c)10mg；可见，随着复合气凝胶用量的不断增加，刚果红溶液的颜色逐渐变浅，当所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的用量为10mg时，溶液颜色几乎澄清，吸附效果接近100％。
132.采用相同的方法研究不同的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量对吸附亚甲基蓝性能的影响，得到的结果图如图11所示，其中，(a)1mg，(b)5mg，(c)10mg；可见，随着复合气凝胶用量的不断增加，亚甲基蓝溶液的颜色逐渐变浅，当所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶的用量为10mg时，溶液颜色几乎澄清，吸附效果接近100％。
133.应用例2
134.藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶作为吸附剂在处理砷化物(na2haso4)废水的应用，具体方法如下：
135.称取藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(实施例6)5mg，加入20ml 500μg/l的na2haso4溶液，室温下静置吸附2h，过滤将气凝胶材料除去，通过原子荧光液相联用仪测定藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对as(v)的吸附性能。
136.应用例3
137.藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶作为吸附剂在吸附天然有机物(多酚、黄酮、皂苷)方面的应用，具体如下：
138.a.绘制齐墩果酸标准曲线：分别取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2ml齐墩果酸标准溶液(80μg/ml，甲醇为溶剂)置于10ml试管中作为待测液，每组3个平行。将待测液于70℃水浴中挥干，依次加入5％的香草醛
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冰醋酸溶液0.2ml和高氯酸0.8ml，试管加塞摇匀后60℃水浴加热15min，显色后冰水冷却5min，加5ml冰乙酸稀释摇匀、静置30min，546nm处测吸光值，以等量甲醇替代待测液作试剂空白；以吸光度(a)为纵坐标、齐墩果酸浓度为横坐标绘制标准曲线；
139.称取实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶10mg，加入10ml 18mg/l的藜麦
皂苷溶液，室温下静置吸附12h；分别吸取1ml的吸附前后的皂苷溶液，按齐墩果酸标准曲线的方法测定吸附前后溶液中的总皂苷含量，得到藜麦多糖
‑
壳聚糖复合气凝胶对皂苷的吸附性能。
140.b.绘制芦丁标准曲线：分别取0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00ml的0.98mg/ml芦丁标准液于6支10ml具塞比色管中，加入60％乙醇3ml，再加入1ml 5％亚硝酸钠溶液，摇匀，放置6min后加入1ml 10％硝酸铝溶液，摇匀，放置6min后用1mol/l氢氧化钠溶液定容至10ml，摇匀，放置15min后在510nm处测定吸光值；
141.称取实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶10mg，加入10ml 18mg/l的黄酮溶液，室温下静置吸附12h；分别吸取1.0ml的吸附前后的黄酮溶液，按芦丁标准曲线的方法测定吸附前后溶液中的总黄酮含量，得到藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对黄酮的吸附性能。
142.c.绘制没食子酸标准曲线：取6支试管，分别加入0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4ml的0.2mg/ml没食子酸溶液，补加蒸馏水至4.0ml，然后加入1.0ml 0.25mol/l的福林酚试剂，混匀，静置3min，加入1ml 15％na2co3溶液，混匀后静置1h，在760nm处测定吸光度；
143.称取实施例6提供的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶10mg，加入10ml 18mg/l的藜麦多酚溶液，室温下静置吸附12h；分别吸取1.0ml吸附前后的样品溶液，按没食子酸标准曲线的方法测定吸附前后溶液中的多酚含量，得到藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对多酚的吸附性能。
144.按照前述方法研究所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对天然有机物(多酚、黄酮、皂苷)的吸附性能：
145.研究不同的藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量对吸附天然有机物性能的影响，得到的结果图如图12所示，从图12中可知，随着藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量(吸附剂用量)的不断增加，复合气凝胶对皂苷、黄酮和多酚的吸附量变化不大；当所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶用量为40mg时，其对皂苷、黄酮、多酚的吸附量分别为4.96mg/g、2.37mg/g、1.46mg/g。
146.研究不同的初始浓度对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(实施例6)的吸附天然有机物性能的影响，得到的结果图如图13所示，从图13中可以看出，随着藜麦皂苷、黄酮和多酚的初始浓度的不断增加，复合气凝胶对它们的吸附量也逐渐提高；当藜麦皂苷、黄酮和多酚的浓度为30mg/l时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对三者的吸附量分别为13.77mg/g、3.32mg/g、4.93mg/g。
147.研究不同的吸附温度对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(实施例6)的吸附天然有机物性能的影响，得到的结果图如图14所示，从图14中可以看出，对于皂苷来说，随着温度的不断升高，复合气凝胶对藜麦皂苷的吸附量逐渐降低，当温度为20℃时吸附量最大，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对皂苷的吸附量为5.12mg/g。对于黄酮来说，随着温度的不断升高，复合气凝胶对藜麦黄酮的吸附量先增加后降低，当温度为30℃时吸附量最大，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对藜麦黄酮的吸附量为2.14mg/g。对于多酚来说，随着温度的不断升高，复合气凝胶对藜麦多酚的吸附量逐渐增加，当温度为60℃时吸附量最大，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对藜麦多酚的吸附量为1.07mg/g。
148.研究不同的吸附时间对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(实施例6)的吸附天然有机物性能的影响，得到的结果图如图15所示，从图15中可以看出，随着吸附时间的不断增加，
复合气凝胶对它们的吸附量呈现出先增加后减小的趋势。当吸附时间为1h时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对三者的吸附量达到最大值，分别为7.08mg/g、2.85mg/g、0.79mg/g。
149.溶液的ph值是影响吸附剂和被吸附物表面电荷的决定因素之一，研究不同的吸附ph值对藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶(实施例6)的吸附天然有机物性能的影响，得到的结果图如图16所示，从图16中可以看出，不同ph对复合气凝胶吸附藜麦皂苷、黄酮和多酚有一定的影响；当ph约为4.0时，复合气凝胶对藜麦皂苷和黄酮的吸附能力最佳，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对皂苷和黄酮的吸附量分别为8.42mg/g和5.04mg/；当ph约为5.0时，复合气凝胶对藜麦多酚的吸附能力最佳，此时，所述藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶对藜麦多酚的吸附量为0.86mg/g。
150.申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种藜麦多糖
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壳聚糖复合气凝胶及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。