Введение 6
1 Структура воды и влияние на нее внешних полей. Строение и свойства хитозана 8
1.1 Строение и изменение структуры воды под действием внешних полей .
1.2 Строение и свойства хитозана 11
1.2.1 Строение хитозана 11
1.2.2 Получение хитозана 14
1.2.3 Свойства хитозана и его применение 15
2 Аппаратура и методика эксперимента 20
2.1 Определение характеристик исходного сырья 20
2.2 Обработка воды электромагнитным полем 21
2.3 Приготовление растворов хитозана 21
2.4 Методы исследования физико-химических свойств растворов хитозана
2.4.1 Кондуктометрия 21
2.4.2 Потенциометрия 22
2.4.3 Тензиометрия 23
2.4.4 Турбидиметрия 24
2.4.5 Вискозиметрия 25
2.5 Исследование физико-химических свойств плёнок, полученных из
растворов высокомолекулярных соединений 28
2.5.1 Получение пленок 28
2.5.2 Определение влажности пленок 28
2.5.3 Исследование кинетики набухания пленок хитозана 29
2.5.4 Методика определения прочности полимерных пленок 30
2.6 Статистическая обработка данных 30
2.5 Техника безопасности 31
3 Физико-химические свойства уксуснокислых растворов хитозана
3.1 Влияние облучения воды электромагнитным полем на
электропроводность и рН растворов хитозана 33
3.2 Влияние облучения воды электромагнитным полем на величину
светопропускания растворов хитозана 37
3.3 Влияние облучения воды электромагнитным полем на относительную
вязкость растворов хитозана 39
3.4 Поверхностное натяжение уксуснокислых растворов хитозана
4 Деформационно-прочностные и сорбционные характеристики пленок
хитозана 48
4.1 Влажность пленок хитозана 48
4.2 ИК-спектры пленок хитозана 48
4.3 Деформационно-прочностные характеристики пленок хитозана
4.4 Сорбция паров воды пленками хитозана 52
Заключение 56
Список использованной литературы 58
Приложение А 67
Приложение Б 68
Приложение В 69
Приложение Г 70
Приложение Д
В последние десятилетия наблюдается тенденция к увеличению доли природных полимеров в общем объеме производства и потребления полимерных материалов. Это происходит благодаря тому, что природные полимеры обладают свойственной только им совокупностью характеристик. И если в XX веке наибольшую популярность имел такой биополимер как целлюлоза, то промышленность XXI века невозможно представить без хитина и его производных. Уникальные свойства хитина и хитозана способствуют распространению их применения во все области промышленности, медицины и сельского хозяйства.
Важными технологическими характеристиками при получении необходимого материала с использованием полимеров являются степень набухания, критическая концентрация гелеобразования, поверхностное натяжение и вязкость полученных растворов. В настоящее время большинство способов регулирования данных параметров относятся к химическим (изменение степени замещения при синтезе, кислотности среды и содержания электролитов) и физическим (ультразвук, степень механической деструкции сырья). Достижение требуемых технологических характеристик путем использования в качестве растворителя облученной электромагнитным полем (ЭМП) воды, может существенно сократить себестоимость продукта как за счет исключения применения химических реактивов, так и за счет снижения энергетических затрат.
Данная работа является актуальной как с теоретической точки зрения, поскольку позволяет расширить представление о природе процессов, происходящих при взаимодействии физических полей с веществом, приводящих к изменению межмолекулярных взаимодействий растворителя и растворенного вещества; так и с практической точки зрения, т.к. электромагнитная обработка воды позволит получить продукты с новыми полезными свойствами, которые можно варьировать путем изменения частоты ЭМП и времени экспозиции.
Цель работы: Установить влияние обработки воды электромагнитным полем в диапазоне 30-200 МГц на физико-химические свойства приготовленных на ней растворов хитозана различной концентрации, получить пленки хитозана из растворов, для которых наблюдается максимальное изменение свойств, определить их прочностные характеристики и изучить сорбцию паров воды данными пленками.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Установить зависимость электропроводности, рН, светопропускания, поверхностного натяжения и относительной вязкости 2% уксуснокислых растворов хитозана от его концентрации в диапазоне 0,5 - 2,0 мас.%.
2. Приготовить уксуснокислые растворы хитозана в указанном
диапазоне концентраций с использованием воды, подвергшейся воздействию электромагнитного поля различной частоты в диапазоне 30 - 200 МГц,
определить их физико-химические свойства и выявить частоты ЭМП, соответствующие максимальному изменению свойств растворов.
3. Из растворов, для которых наблюдается значительное изменение свойств, сформировать пленки хитозана и определить их деформационно-прочностные характеристики. Сравнить полученные результаты с контрольными образцами.
4. Оценить сорбцию паров воды пленками хитозана, полученными из растворов с применением облученной ЭМП различных частот воды. Изучить кинетику сорбционных процессов.
Работа выполнена на кафедре физической и неорганической химии Алтайского государственного университета.
1. Изучено влияние концентрации хитозана (в диапазоне 0,1-2,0%) на свойства его уксуснокислых (2%) растворов. Показано, что с повышением концентрации электропроводность, рН и вязкость растворов возрастает, а светопропускание и поверхностное натяжение снижается. Установлено наличие резкого излома на кривых свойство - концентрация в области 0,5¬1,0% хитозана, что свидетельствует об изменении конформации макромолекул.
2. Показано, что использование в качестве растворителя воды, подвергшейся воздействию электромагнитного поля, приводит к изменению физико-химических свойств уксуснокислых растворов хитозана. В наибольшей степени чувствительны к действию ЭМП светопропускание (Т,%) и вязкость растворов. Светопропускание возрастает на 30% при С = 0,5-1,0% при обработке воды полем частотой 130 МГц, а вязкость - на 25,5 - 37,5% при С = 1,0 - 2,0% (90, 110 и 130 МГц). Электропроводность и рН растворов практически не изменяются. Снижение поверхностного натяжения составило 8,3% (130 МГц) при концентрации хитозана 0,5%. При других частотах и концентрациях хитозана полевая обработка воды незначительно влияет на поверхностное натяжение.
3. Из 2% растворов хитозана, приготовленных на необработанной и
обработанной электромагнитным полем (70, 90, 110 и 130 МГц) воде, получены пленки хитозана, зарегистрированы их ИК-спектры. Смещения полос по сравнению с контрольными образцами не наблюдается, однако их интенсивность существенно возрастает, что в наибольшей степени проявляется для частоты 110 МГц.
4. Установлено изменение прочности и эластичности пленок хитозана, полученных из обработанных ЭМ полем уксуснокислых растворов хитозана. Наибольшее увеличение прочности при разрыве наблюдается для пленок хитозана, полученных из растворов на частоте 70 МГц, и составляет 38,3%. Уменьшение прочности наблюдается на частоте 90 МГц - на 11,8%.
5. Изучена кинетика сорбции паров воды пленками хитозана, полученными из необработанных и обработанных ЭМ полем различной частоты уксуснокислых растворов хитозана. Равновесное значение степени набухания пленок на обработанной ЭМП всех исследованных частот ниже, максимальное снижение сорбции водяных паров наблюдаются при частоте 70 МГц и составляет 26,6%.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
