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重金属吸附材料的制备及其在水产品副产物中的应用

宋杨  
【摘要】:近年来,随着人们对水产品需求量的加大,对水产品安全的要求也日益严格。由于重金属生物富集对人体可能造成的危害,重金属的脱除技术对保障食品安全具有重大的现实意义,对水产品中重金属的脱除一直是科研工作者关注和研究的热点。本文通过几种吸附材料重金属脱除效果的研究,旨在筛选出对重金属脱除效果好、营养成分损失少的一种吸附材料。为水产品中重金属脱除和水产品副产物综合利用,提高水产品副产物的经济效益提供理论参考。研究结果如下:(1)制备了以贝壳粉为钙源的羟基磷灰石。通过羟基磷灰石、贝壳粉、D401型螯合树脂、D402型螯合树脂对重金属脱除性能进行了探究,结果表明,四种材料均在pH为7时吸附重金属效果最佳;羟基磷灰石和贝壳粉对重金属的吸附平衡时间60 min,较商品化树脂缩短三分之二;贝壳基羟基磷灰石对四种重金属有较高的吸附量,对铅、铬、镉、铜标准溶液的平衡吸附量分别达到20.0、2.5、9.5和7.5 mg/g。采用羟基磷灰石对水产品副产物中重金属进行了脱除实验,对铅、铬、镉、铜离子的加标样脱除率分别达到了109.88%、51.68%、76.02%、52.17%。但对水产品副产物中的多糖等营养成分损失极大。(2)制备了三种不同功能基团改性修饰的SBA-15介孔材料(MT-SBA-15、MBT-SBA-15、APDC-SBA-15),并通过FTIR、DSC、中孔孔径吸附和XRD小角衍射进行了结构表征。结果表明,三种材料脱除Pb、Cr、Cd、Cu重金属离子效果均高于羟基磷灰石,其中,APDC-SBA-15材料的吸附量最大,当金属离子加标浓度达到1200mg/L时,Pb、Cr、Cd、Cu的最大吸附量分别为223.6、240.0、259.8、259.0mg/g。采用三种介孔材料用于脱除菲律宾蛤仔蒸煮液中铅离子的加标样,脱除率为73%~80%,多糖损失率为6.07%~7.32%。脱除菲律宾蛤仔蒸煮液多糖中重金属离子时,三种介孔材料中APDC-SBA-15材料对铅离子脱除率较高(84.50%),多糖损失率低(2.57%);脱除牡蛎多肽中重金属离子时,APDC-SBA-15材料对铅离子的脱除率较低(62.2%),对蛋白的损失率较高(14.62%)。(3)将脱除效果较优的APDC-SBA-15材料进行了外表面修饰,得到Diol-APDC-SBA-15材料,并通过FTIR、DSC、中孔孔径吸附和XRD小角衍射进行了结构表征。采用重金属离子标准溶液进行脱除实验,结果表明经外表面修饰后,仍对重金属离子有较高的脱除能力,但略有降低。将Diol-APDC-SBA-15材料应用于脱除菲律宾蛤仔蒸煮液、菲律宾蛤仔蒸煮液多糖中的重金属效果比外表面修饰前降低,损失率略有增加。用Diol-APDC-SBA-15材料脱除牡蛎多肽中的铅离子脱除率为77%、铬离子完全脱除,蛋白损失率降低为1.22%。根据以上的研究结果,所制备的四种介孔材料对重金属离子的脱除具有快速、高效、量大、环保的特点。其中,APDC-SBA-15材料适合应用于保留多糖成分的水产品重金属脱除上,而Diol-APDC-SBA-15材料适合应用于保留蛋白组分的水产品重金属脱除上。


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