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臭氧在壳聚糖γ辐射降解中协同作用的研究

吴孝怀  
【摘要】: 本文对壳聚糖的γ辐射降解和臭氧在壳聚糖γ辐射降解中的协同作用进行了较为深入的研究。研究了不同分子量壳聚糖的γ辐射降解,通过乌式粘度计法和一点法经验公式测定了降解后壳聚糖的分子量及其变化,并通过红外光谱初步探讨了壳聚糖降解后的分子结构。研究了密闭空间中臭氧的测定,通过改进后的丁子香酚-盐酸副玫瑰苯胺比色法初步探讨了较高浓度下臭氧的测定,并通过密闭容器和两台小型的臭氧发生器测定了臭氧的浓度和随时间变化的规律。研究了臭氧预处理对壳聚糖降解的影响,通过对臭氧预处理的时间、浓度和壳聚糖粉末颗粒度大小的变化分析了影响壳聚糖降解产物分子量的各种因素。并通过红外光谱初步研究了臭氧预处理对壳聚糖降解产物分子结构的影响。该项研究得出如下结论: 1.通过对两种不同分子量的壳聚糖在不同辐照剂量下降解研究表明,随着辐照剂量的增加壳聚糖降解产物的分子量显著降低,10kGy的辐照剂量可以使壳聚糖的分子量降低一半左右,40kGy的辐照剂量可以使壳聚糖的分子量降低到初始分子量的十分之一左右。 2.通过对壳聚糖及其降解产物红外光谱的分析,表明辐照降解过程中壳聚糖的化学结构变化不大,壳聚糖主链仍是环状结构,壳聚糖的降解主要发生在C-O-C糖苷键的断裂。 3.通过分析开启一台或两台臭氧发生器时,自制密闭容器中臭氧浓度随时间的变化趋势得出,启动一台臭氧发生器时,容器中臭氧的浓度从1小时的86mg/m3上升到6小时的100mg/m3左右并逐步稳定;启动两台臭氧发生器时,容器中臭氧的浓度从1小时的190mg/m3上升到9小时的210mg/m3左右。当臭氧发生器工作时间达到6小时以上时,容器中臭氧的浓度会稳定在一个平衡值,此时由两台臭氧发生器产生臭氧的浓度可以达到一台臭氧发生器的2倍。 4.通过不同的臭氧预处理时间对壳聚糖降解分子量影响的研究表明,随着臭氧预处理时间的增加壳聚糖降解产物的分子量显著降低,臭氧在壳聚糖辐照降解的过程中具有较强的辅助作用,有助于提高壳聚糖的降解程度。 5.通过不同的臭氧浓度对壳聚糖降解分子量影响的研究表明,在相同的臭氧预处理时间和辐照剂量下,臭氧的浓度越高,壳聚糖分子量降解越明显。高浓度臭氧更有利于壳聚糖的降解。 6.通过不同的壳聚糖颗粒度大小对壳聚糖降解分子量影响的研究表明,在相同的辐照剂量和预处理时间内,壳聚糖的颗粒越细臭氧的预处理效果就越好。同时,随着预处理时间的增加,这种效果会越明显。 7.通过对壳聚糖经臭氧不同时间预处理后辐照降解产物的红外光谱分析得出,臭氧辅助降解的环境下,壳聚糖降解产物的主要分子结构同单纯的用γ辐射降解相比并没有明显的区别。降解后壳聚糖主链仍是环状结构,壳聚糖的降解主要还是C-O-C糖苷键的断裂,臭氧在降解过程中未改变壳聚糖的主要分子结构。 以上的实验表明,壳聚糖经过γ射线辐照可以有效的降解制成低聚壳聚糖,而臭氧作为一种强氧化剂的引入可以进一步降低壳聚糖的分子量,并有利于节省壳聚糖降解时的辐照成本。 该项研究的主要创新点是系统地研究了臭氧预处理对辐照降解壳聚糖的协同作用,特别是在臭氧的预处理时间、浓度和壳聚糖颗粒度大小等方面进行了详实的分析比较,获得了具有实际应用价值的数据,也为今后的实际应用提供了科学依据。同时臭氧作为一种易分解、不稳定的物质,对环境不会造成不良影响。因此臭氧辅助降解壳聚糖具有较好的应用前景。


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