魔芋葡甘聚糖-明胶-淀粉气凝胶过滤材料的结构与性能研究

为取代难以降解、易造成环境污染且资源有限的合成有机过滤材料，本研究以魔芋葡甘聚糖、马铃薯淀粉等食源性成分为基材，经过溶胶－凝胶及冷冻干燥法制备出可生物降解的魔芋葡甘聚糖-明胶-淀粉气凝胶滤材，对其微观形貌、密度与孔隙率、力学性能和过滤性能进行表征，并优化配方为KGM、明胶、淀粉投料质量比=1:2:2。最优配方制得的KGS2气凝胶孔径均一，密度为0.0589 g/cm3，孔隙率达84.9%，抗压强度为848.34 kPa，过滤阻力为116 Pa，对粒径范围为1~10 μm的颗粒物过滤效率均在95%以上。室内土埋法测定失重率结果显示，KGS2气凝胶在温度为40 ℃、相对湿度为60%、土壤pH为8.0的环境中失重率最高，28 d后达100%；按ISO 14855-1-2012中方法测得KGS2气凝胶第62 d时生物降解率达78.1%；大鼠急性经口毒性试验显示，KGS2气凝胶LD50大于2.4 g/kg BW。以上实验结果证明，KGS2气凝胶兼具良好的机械性能、较低的过滤阻力和较高的过滤效率，为生物可降解材料，并具较高的生物安全性，其作为绿色环保的新型过滤材料极具应用潜能。