多孔壳聚糖膜的制备研究_杨郦

多孔壳聚糖膜的制备研究

杨郦，杨铁金

（齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 101006）

摘要：以邻苯二甲酸二丁酯为致孔剂，制备了多孔壳聚糖膜，研究了多孔壳聚糖包膜对尿素的包膜及包膜尿素对氨氮的缓释溶出并经红外光谱表征。

关键词：壳聚糖；致孔剂；邻苯二甲酸二丁酯；缓释

中图分类号：O636.1 文献标识码：A 文章编号：1007-984X(2007)01-0030-03

壳聚糖是自然界中仅次于纤维素的天然多糖，其独特的聚阳离子性质和优良的成膜性使其在医药、化工等领域作为新型功能膜材料具有巨大的潜在应用前景。壳聚糖学名（1，4）-2-氨基-2-脱氧-β-D葡聚糖，是天然生物多糖甲壳质的脱乙酰基衍生物，难溶于水和碱性溶液，可溶于大多数稀酸。甲壳质广泛存在于甲壳类动物如虾蟹及昆虫等的外壳以及许多低等植物的细胞壁中，是天然高分子材料，提取后，经化学法脱乙酰基（脱乙酰度大于70%），壳聚糖具有许多反应基团，可被广泛的进行化学改性修饰，如酰化、羧基化、醚化、N-烷基化及酯化等。正因为它是一种天然聚阳离子生物多糖，故具有良好的成膜性，可做为药品及农药的控释载体材料等，同时具有生物降解性、生物相溶性和生物吸收性等特色。由于聚糖膜较脆，在作为膜材料时需要加入一定的交联剂和致孔剂对其进行交联改性，以增大膜的孔径和塑性及稳定性。本文研究了以邻苯二甲酸二丁酯为致孔剂制备出多孔壳聚糖膜，对尿素进行包膜后的释放。

1 试验部分

1.1 试剂和仪器

壳聚糖（脱乙酰度大于90％）、邻苯二甲酸二丁酯、冰醋酸、氢氧化钠（固体颗粒）、丙酮、EDTA、奈斯勒试剂、氯化铵、乙醇、尿素等。

751型紫外-可见分光光度计；电子天平；超声混合仪。

1.2 多孔壳聚糖膜的制备 1.2.1 多孔壳聚糖膜的制备

准确称取2.5 g壳聚糖溶于100 ml 2％醋酸溶液中，离心后静置至无气泡，取5 ml溶好的壳聚糖溶液，分别加入0.01, 0.1, 0.2 ,0.5 ,1，2 ml致孔剂邻苯二甲酸二丁酯，用超声仪混合均匀后，在自制的玻璃载片上，涂布流延成膜。

1.2.2 红外光谱的测定

将晾干后的膜用1％NaOH溶液浸泡60 min ，取出后用蒸馏水洗至中性。在丙酮溶液中浸泡30 min，取出后揭膜，进行红外光谱的测定。

1.3 多孔壳聚糖包膜尿素的制备

将选好致孔剂配比的壳聚糖溶液中加入一定量的尿素，涂膜晾干后备用。

1.4 壳聚糖膜释放尿素氨氮含量的测定 1.4.1 氨氮标准溶液的配制

用固体氯化氨和二次蒸馏水准确配制1.00 mg/L的氨氮（N）标准液，再稀释成10.0 µg /1.00 ml的氨氮 收稿日期：2006-10-23

作者简介：杨郦（19-），女，黑龙江省齐齐哈尔市人，大学本科，副教授，主要从事无机物方面的研究，E-mail：yang2006@163.com。

第1期 多孔壳聚糖膜的制备研究 ·31·

（N）标准应用液。

1.4.2 氨氮标准曲线

准确吸取氨氮标准应用液0.10，0.20，0.40，0.60，1.00 ml分别加入到10 ml吸收池中，加入EDTA以消除干扰离子的影响，再加入奈斯勒试剂显色，用水稀释到刻度摇匀后，以空白液为参比池，在波长为 420 nm处，用分光光度计测定吸光度，绘制出标准曲线。

1.4.3 尿素溶出率的测定

取二次蒸馏水，浸泡壳聚糖包膜尿素，在不同的时间里，尿素会被溶解释放出来，用分光光度计测定氨氮的含量及尿素的溶出率。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱分析

图1为未经丙酮浸洗的壳聚糖膜的红外光谱图，图2为经过丙酮浸洗的红外光谱图。比较图1和图2，在壳聚糖中加入了致孔剂邻苯二甲酸二丁酯后，在2 900 cm处，有较强的芳环伸缩振动峰，1 450 cm处C-H弯曲振动明显，经丙酮洗脱后，芳环邻二取代时C-H的面外弯曲特征峰消失，图谱与不加致孔剂时制得的壳聚糖膜的红外图谱相近，说明可以在制备多孔壳聚膜时，用丙酮洗除所加入的致孔剂。经重复实验和光谱分析，选定致孔剂用量为0.2 ml 时，其图谱与壳聚糖图谱最为一致。

2.2 包膜尿素量的研究

%T 75.57472706866626058565452504845.04000.030002000cm-115001000400.03435.482924.221599.581383.831455.601020.30560.46-1-1

75.8706560551638.1068.562.40%T 504540352918.073436.322849.481462.263025.04000.030002000cm-115001000400.0图1 加入邻苯二甲酸二丁酯后的壳聚糖红外光谱 图2 用丙酮洗脱致孔剂后的壳聚糖红外光谱

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经多次实验最后选定在致孔剂用量为0.2 ml条件下，加入0.07 g尿素可以形成完好的壳聚糖包膜，尿素与壳聚糖成膜的关系见表1。

2.3 吸光度测定结果

根据吸光度做出标准曲线，吸光度的测定结果见表2。

序号 1 2 3 4 5 表1 尿素与壳聚糖成膜的关系 壳聚糖/ ml 5 5 5 5 5 致孔剂/ ml 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 尿素/ g 0.05 0.07 0.08 0.10 0.20 成膜 较好 较好 少量结晶结晶 结晶 序号1 2 3 4 5 表2 吸光度的测定结果 氨氮/ mg·L1.0 2.0 4.0 6.0 10.0 -1 吸光度 0.042 0.090 0.185 0.285 0.425

2.4 测定壳聚糖包膜尿素

通过对壳聚糖包膜尿素的测定，测出吸光度后，对照标准曲线，考查氨氮的溶出量，确定壳聚膜对尿素有较好的缓释作用，在水中氨氮的释放在一定时间后才达到最大值，结果见表3。

表3 氨氮的溶出实验

序号 时间/ min 氨氮溶出率/ ％

1 5 0.12

2 10 1.43

3 20 18.40

4 30 72.31

5 45 90.21

6 60 92.12

7 75 95.01

8 90 95.42

9 120 95.31

10 180 94.22

3 结论

以邻苯二甲酸二丁酯作为致孔剂所制备壳聚糖膜，可以形成稳定的多孔膜，用它所包膜的尿素，结构稳定，无毒副作用，作为缓释肥料，可以很好的对氨氮有一个缓释作用，在水中经过2 h左右的时间，才达到最大的溶出率，延长了肥料的释放时间，有利于农作物对肥料的有效吸收。

参考文献

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The study on the preparation of porous chitosan membrane

YANG Li，YANG Tie-jin

(College of Chemistry and Chemical Engineering，Qiqihar University，Heilongjiang Qiqihar 161006，China)

Abstract：Porous chitosan membranes were prepared with different amount of dibutyl phthalate as porougen and characterized by IR spectrum. Researched of porous chitosan membrane coasted urea (CCU), results showed that CCU is a good slow-release fertilizer.

Key words：chitosan；porougen；dibutyl phthalate；slow-release