绪论

引言

随着现代工业的迅猛发展，企业排放大量含重金属离子和染料的废水，给生态和人类健康带来日益严重的污染和危害。如果不及时有效地治理这些污染物，将直接威胁人类生存。如何更好地处理污水是当前烝待解决的问题[1]。

水凝胶是一种能显著在水中溶胀同时不溶于水的一类亲水性高分子网络体系，其特殊的物理化学性质使其能在组织工程、载体、分离提纯等领域。水凝胶是高分子聚合物经化学键合或物理缠绕交联而成，以水为分散介质的具有三维网络结构的“软物质”。其含水率可高达90%以上，具有无毒性、生物兼容性和以降解性而备受关注。然而，水凝胶的应用的范围常常受到机械的严重限制[2]。大多数水凝胶没有高的拉伸性。例如,一种海藻酸凝胶在拉伸到大约1.2倍的原始长度时破裂[3]。近年来，这方面有很多专家提出了一些具体方法来提高水凝胶的力学强度，比如通过羧甲基纤维素构建互穿网络水凝胶，利用化学交联法，分别以海藻酸钠和聚丙烯酰胺为刚性和柔性聚合物骨架来制备。

单网络水凝胶及研究现状

水凝胶是一类集吸湿、保水、缓释、柔软于一体的功能高分子材料，因其独特的高拉伸性、吸水保湿性、软组织状等而被广泛应用于卫生用品、农业、生物医药等领域，然而水凝胶脆性易碎、可塑性差等缺点极大地限制了其应用[4]。

海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐，是由海带中提取的天然多糖碳水化合物。海藻酸是由古洛糖醛酸（记为G段）与其立体异构体甘露糖醛酸（记为M段）两种结构单元构成的，这两种结构单元以三种方式（MM段、GG段和MG段）通过alpha;-1,4糖苷键链接，从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物。海藻酸很容易与一些二价阳离子结合，形成凝胶。海藻酸钠，一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。它具有浓缩溶液、形成凝胶和成膜的能力。海藻酸盐是最丰富的海洋生物高聚物，也是世上仅次于纤维素的最丰富生物高聚物。海藻酸钠主要来自泡叶藻、公牛藻、昆布属植物、巨藻、马尾藻类海草和喇叭藻等。因此来源非常广泛，而且易得。

图1.1[5] 不同分子团排列时海藻酸钠的化学结构 (a) MG，(b) MM，(c) GG

2007年，王秀娟[6]等人制备了SA单网络水凝胶，并通过改变海藻酸钠在蒸馏水中浓度的不同和氯化钙的不同浓度来研究水凝胶的机械强度、弹性等特性影响。最终实验表明该水凝胶与海藻酸钠和氯化钙的浓度有十分重要的关系，实验还表明3%的海藻酸钠溶液与5%的氯化钙在60℃下胶化成形,所形成的凝胶性能最好[6]。