海藻酸钠对碳酸钙晶型的调控作用
海藻酸钠与钙或锌离子凝胶动力学过程研究
离子交换与吸附, 2004, 20(5): 424 ~ 429ION EXCHANGE AND ADSORPTION文章编号: 1001-5493(2004)05-0424-06海藻酸钠与钙或锌离子凝胶动力学过程研究*何志敏**王康天津大学化学工程研究所，天津300072摘要: 测定了海藻酸钠与锌或钙离子交联的凝胶动力学过程，利用线性模型(LAM) 对凝胶过程进行了模拟。
实验结果表明，钙或锌离子的初始反应速率方程分别为：d C Ca/d(t)[mol-1s-1]=0.000109 C0.796与d C Zn/d(t)[mol-1s-1]=0.0000405 C0.317；利用线性模型(LAM)可较好的拟合凝胶全过程；LAM 模型计算结果表明，随凝胶离子浓度增加，凝胶离子表观扩散系数增加，凝胶速率加快，完全凝胶时间缩短；在相似的凝胶离子浓度下，钙离子的表观扩散系数大于锌离子的表观扩散系数，表明海藻酸锌完全凝胶时间较长，这与实际凝胶过程相符，主要是锌离子凝胶体系的刚性较强及锌离子半径相对较大造成的。
关键词: 海藻酸钠; 钙离子; 锌离子; 线性模型; 扩散系数中图分类号: O636.1 文献标识码: A1 前言目前针对海藻酸与金属离子的吸附特性研究，主要集中在海藻酸钙凝胶吸附金属离子的动力学过程研究[1~3]，主要的应用对象是废水处理。
吸附动力学过程参数对优化实际操作条件非常重要，如反应器中的液流速率与停留时间等重要参数皆可由吸附动力学参数计算得到。
目前对吸附动力学过程的计算有线性模型(LAM) 与缩核模型(SCM)。
在海藻酸作为医药与固定化酶载体中，往往利用包埋的方法，将海藻酸钠溶胶与被包埋物的混合液，滴入含有二价金属离子的凝胶液中，形成微球或微囊。
采用不同的凝胶离子，所形成的凝胶性质不同，物质在凝胶中的内外扩散也不同。
海藻酸钠与金属离子结合的凝胶动力学过程对凝胶的结构甚至物质在凝胶中的扩散都有一定影响。
海藻酸钠氯化钙凝胶原理
海藻酸钠氯化钙凝胶原理海藻酸钠和氯化钙凝胶是一种新型的生物医学材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性，被广泛应用于组织工程、药物缓释和控制释放等领域。
本文将介绍海藻酸钠和氯化钙凝胶的制备方法、基本原理、特性和应用领域。
海藻酸钠是一种天然高分子物质，通常由海藻提取而来。
海藻酸钠分子中含有大量的羧酸基和羟基，具有一定的水溶性。
而氯化钙是一种无机盐，通常通过化学合成或者天然矿物提取得到。
将海藻酸钠和氯化钙混合后，通常需要将它们溶于适当的溶剂中，并在较低的温度下缓慢混合，以避免出现不均匀的混合情况。
当两种溶液混合后，会发生一种化学反应，形成一种凝胶状物质。
这种凝胶可以用于制备医用材料或组织工程材料。
海藻酸钠和氯化钙混合后会发生一种离子交换反应。
由于海藻酸钠中含有大量的负电荷，而氯化钙则含有大量的正电荷，因此两种物质之间会发生离子交换反应，形成一种新的物质——海藻酸钠和氯化钙凝胶。
海藻酸钠和氯化钙凝胶的凝胶能力源于离子交换反应。
离子交换反应将海藻酸钠和氯化钙之间的离子吸附在一起，形成了一种交联结构，从而形成了凝胶。
海藻酸钠和氯化钙凝胶具有许多优异的特性，这使得它在生物医学领域得到广泛的应用。
1.良好的生物相容性2.生物可降解性海藻酸钠和氯化钙凝胶具有良好的生物可降解性。
在人体内，凝胶会逐渐分解和吸收，从而减轻了腐蚀性对人体组织的影响。
3.可控制释放海藻酸钠和氯化钙凝胶的凝胶状物质可以很容易地控制药物的释放速率和时间。
这使得它被广泛应用于药物缓释和治疗。
海藻酸钠和氯化钙凝胶具有良好的生物活性和细胞亲和性。
这使得它可以用于细胞培养和组织工程。
海藻酸钠和氯化钙凝胶在生物医学领域有广泛的应用。
主要应用于组织工程、药物缓释和治疗等领域。
1.组织工程海藻酸钠和氯化钙凝胶可以被用于组织工程。
在组织工程中，凝胶可以用于承载细胞和生长因子，从而促进组织的修复和再生。
2.药物缓释3..治疗海藻酸钠和氯化钙凝胶可以被用于治疗伤口、骨折和其他外科手术等疾病。
海藻酸钠研究进展
海藻酸钠研究进展
首先，在生物医学领域，海藻酸钠具有良好的生物相容性和生物可降
解性，被广泛用于组织工程和再生医学。
研究表明，海藻酸钠能够刺激细
胞增殖和分化，并促进骨组织再生。
因此，海藻酸钠被用于制备生物可吸
收骨支架材料、药物缓释系统和软骨修复材料等。
其次，海藻酸钠在药物输送方面也有广泛的应用。
由于其良好的黏稠
性和溶胀性，海藻酸钠可用作缓释剂，将药物包裹在其内部，以实现药物
的慢释放。
此外，海藻酸钠还可通过络合和静电吸附等机制改善药物的溶
解度和稳定性，提高药物的生物利用度。
此外，在食品工业中，海藻酸钠被广泛用作稳定剂、增稠剂和乳化剂等。
研究表明，海藻酸钠具有优异的稳定性和胶凝性能，可用于制备各种
食品，如果冻、糕点和调味品等。
最后，海藻酸钠还在环境保护方面发挥着重要作用。
由于其高度亲水
性和吸附性能，海藻酸钠被广泛用作废水处理剂和清洁剂。
研究发现，海
藻酸钠能够吸附水中的重金属离子、有机污染物和色素等，从而有效地净
化水体。
总之，海藻酸钠是一种具有广泛应用潜力的高分子多糖化合物。
随着
科学技术的不断进步和研究的深入，相信海藻酸钠在生物医学、药物输送、食品工业以及环境保护等领域还将有更多的研究进展和应用突破。
环境友好高分子材料——海藻酸钠的性质与应用
摘要海藻酸钠是一种从海藻中提取出的多糖钠盐，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
海藻酸钠与钙离子交联形成凝胶的特性，也使得海藻酸钠有着比一般环境友好高分子更多的应用环境。
海藻酸钠在生物医药、食品和日用化工方面都有着广泛的应用，是一种良好的环境友好高分子材料。
关键词：海藻酸钠；凝胶；环境友好高分子1前言近几年，随着世界的发展，人们对于石油资源的需求越来越大，随之而来的资源短缺和环境污染等问题也凸显出来。
自然而然的，人们开始将目光转向了地球上巨大的宝库——海洋。
海洋占了地球71%的面积，人类还远远没有开发出其中巨大的价值，但就现有的一些发现，就给人们带来了极大的帮助。
海藻酸盐就是其中之一。
海藻酸是从海带或海藻中提取的一种天然多糖类化合物，是β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古罗糖醛酸(G)通过糖苷键连接形成的一类线性无规链状阴离子聚合物[1]，结构式如图1所示。
海藻酸中羧基上的氢易被Na+、a2+等金属阳离子所取代，形成相应的海藻酸钠、海藻酸钙等等。
其中海藻酸钠（Sodium alginate，SA）由于其良好的生物相容性和可加工性能，在海藻酸盐中的应用最为广泛。
图1 海藻酸结构式2海藻酸钠的性质及制备工艺2.1 海藻酸钠的理化性质海藻酸钠溶液是一种典型的高分子电解质溶液，在纯水中，低浓度的海藻酸钠Nsp/C值将随海藻酸钠浓度的降低而升高，所以在测定其特性粘数[η]时需要加入无机盐类保持一定的离子强度，国内不同厂家生产的海藻酸钠[η]值从4.386~6.865不等，平均相对分子质量从(2.19~3.43)x105不等，G/M值从0.2~1.0不等，动力黏度从35±0.7到103±12(n=4)不等，海藻酸钠溶液的浓度和黏度没有线性关系，而黏度取对数后与浓度作线性回归，线性关系较好[2]。
钙离子浓度对海藻酸钠溶液的特性粘数有影响，高分子电解质溶液的黏度特性与非电解质高分子溶液的黏度也有所不同，浓度较小时，电离度大，大分子链上电荷密度增大，链段间的斥力增加，电离度下降，斥力减小，分子链蜷曲，黏度也就下降。
海藻酸钠氯化钙凝胶原理的作文
海藻酸钠氯化钙凝胶原理的作文海藻酸钠氯化钙凝胶是一种利用海藻酸钠和氯化钙在水溶液中的化学反应形成的凝胶材料。
Sodium alginate calcium chloride gel is a gel material formed by the chemical reaction of sodium alginate andcalcium chloride in an aqueous solution.海藻酸钠是一种来自海藻的天然多糖，在水中能够形成黏稠的胶体溶液。
Sodium alginate is a natural polysaccharide derived from seaweed, which can form a viscous colloidal solution in water.氯化钙是一种常见的化学物质，能够和海藻酸钠发生离子交换反应，形成一种坚实的凝胶。
Calcium chloride is a common chemical substance that can undergo ion exchange reaction with sodium alginate to form a solid gel.海藻酸钠与氯化钙的凝胶反应是一种离子凝胶反应，通过相互作用形成三维网状结构的凝胶材料。
The gel reaction between sodium alginate and calcium chloride is an ion gel reaction, which forms a three-dimensional network structure of gel material through interaction.这种凝胶具有良好的黏性和可塑性，可以用于制备生物医学材料、食品添加剂、药物传递系统等。
This gel has good adhesiveness and plasticity, and can be used to prepare biomedical materials, food additives, drug delivery systems, etc.海藻酸钠氯化钙凝胶的形成原理是海藻酸钠中的羧基和氯化钙中的钙离子发生化学结合，形成网状结构。
海藻酸钠水凝胶氯化钙交联原理
海藻酸钠水凝胶氯化钙交联原理海藻酸钠水凝胶是一种高分子材料，其具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此在生物医学领域得到广泛应用。
而氯化钙是一种常用的交联剂，可以有效地将海藻酸钠水凝胶进行交联，增强其物理性能和稳定性。
本文将从海藻酸钠水凝胶和氯化钙交联原理的角度进行阐述，以期对相关领域的研究者和读者有所启发。
一、海藻酸钠水凝胶的特性海藻酸钠是从海藻中提取的一种多糖类化合物，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它可以在水中形成均匀透明的胶体溶液，并在一定温度下形成稳定的凝胶。
海藻酸钠的凝胶性质主要是由于它分子链间的静电排斥力和分子链内的氢键作用所导致的。
因此，海藻酸钠水凝胶具有良好的柔韧性和可塑性。
二、氯化钙的作用机理氯化钙是一种离子交联剂，可以与海藻酸钠中的阴离子进行交联反应。
在交联过程中，氯化钙中的钙离子与海藻酸钠中的羧基发生离子键的形成，从而使海藻酸钠分子链之间发生交联。
交联后的海藻酸钠水凝胶形成了三维网状结构，增加了凝胶的机械强度和稳定性。
此外，氯化钙还可以通过与海藻酸钠分子链中的羧基形成钙盐的方式来增加凝胶的稳定性。
三、海藻酸钠水凝胶氯化钙交联的应用海藻酸钠水凝胶氯化钙交联后，具有较好的生物相容性和生物可降解性，适合用于组织工程、药物缓释等领域。
在组织工程中，海藻酸钠水凝胶氯化钙交联后可以用作三维支架材料，用于细胞培养和组织修复。
在药物缓释方面，海藻酸钠水凝胶氯化钙交联后可以用作药物缓释载体，实现药物的控制释放。
四、海藻酸钠水凝胶氯化钙交联的优势相比于其他交联方法，海藻酸钠水凝胶氯化钙交联具有以下优势：1. 简单易行：交联过程简单，不需要复杂的设备和条件。
2. 生物相容性好：海藻酸钠水凝胶和氯化钙都是生物相容性较好的材料，对人体无毒副作用。
3. 可控性强：通过调整交联剂的浓度和交联时间，可以控制凝胶的性质和稳定性。
海藻酸钠水凝胶氯化钙交联是一种简单易行、生物相容性好、可控性强的方法，可用于组织工程和药物缓释等领域。
海藻酸钠模拟钙片和钙尔奇钙片缓释作用的实验探究
海藻酸钠模拟钙片和钙尔奇钙片缓释作用的实验探究作者：徐敏郑丽娟来源：《化学教学》2018年第12期摘要：海藻酸钠以其独特的理化性能成为十分优质的缓释和控制制剂。
运用手持技术探究负载不等量CaCO3的海藻酸钠微球和负载等量CaCO3的颗粒数不等的海藻酸钠微球分别与盐酸反应的速率以证明反应速率与固体反应物的质量和表面积的关系，并将实验结论运用于制作模拟钙片，以比较市售钙尔奇钙片对人体的缓释作用。
关键词：海藻酸钠; 模拟钙片; 钙尔奇; 手持技术; 化学实验探究文章编号： 10056629（2018）12008104中图分类号： G633.8文献标识码： B1引言市售钙尔奇钙片的主要成分是碳酸钙，以一种每片含钙273.5mg的金装钙尔奇为例，其含钙量相当于每片含碳酸钙0.68g。
实验表明一粒金装钙尔奇钙片与20mL3mol/L稀盐酸反应产生二氧化碳的速率较快（开始100s内气压约增大22kPa），能否找到缓释作用更好的补钙剂？有鉴于海藻酸钠在食品加工业中广泛用作缓释和控制制剂，将碳酸钙负载于海藻酸钠上与金装钙尔奇作对比，研究两者的缓释作用，以期为改进市售的各种补钙剂提供借鉴。
2海藻酸钠和固化反应海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，是一种天然高分子多糖，具有良好的生物兼容性，且无毒可食用，广泛应用于生物医药和食品加工业，用作缓释剂和控制剂。
海藻酸钠是由和αL古罗糖醛酸和1，4聚βD甘露糖醛酸两种结构单元组成的线性聚合物，分子式为[C6H7O6Na]n，为阴离子型的高分子。
当遇阳离子如Ca2+、 Zn2+，会交联固化（见图1）[1～4]。
3负载碳酸钙粉的海藻酸钠微球的制备（1）配制3.8%的CaCl2溶液：称取8g CaCl2加入200mL蒸馏水中搅拌得到3.8%的CaCl2溶液。
（2）配制2.2%海藻酸钠溶胶：称取15.5g海藻酸钠加入700mL沸水中搅拌30min，得到2.2%的海藻酸钠溶胶。
海藻酸钠的胶凝作用
海藻酸钠的胶凝作用海藻酸钠（sodium alginate）是一种常用的天然多糖物质，广泛应用于食品、药品、化妆品、纺织品等领域。
其中重要的一个应用就是在食品工业中作为胶凝剂。
海藻酸钠的结构是由葡萄糖醛酸和甲基葡萄糖醇的交替排列组成的线性聚合物，它在水中可以形成胶体，并可以和钙离子发生反应形成交联凝胶。
这种凝胶的特点是具有柔软、弹性好、稳定性高等特点。
海藻酸钠被广泛应用于食品加工中的各种凝胶食品和液态食品的浓稠度调节。
下面我们将结合具体实验来进一步讨论海藻酸钠的胶凝作用。
1. 实验原理海藻酸钠与钙离子可以形成交联凝胶，因此实验利用海藻酸钠与石灰水（含有大量钙离子）的反应来观察海藻酸钠的胶凝作用。
具体实验步骤为：首先制备海藻酸钠水溶液，然后将其滴加到石灰水中，观察所形成的凝胶的性质和形态。
2. 实验步骤2.1 实验器材和试剂实验器材：量筒、搅拌棒、移液管、比色皿、滴定管、洗涤瓶、电子天平等。
实验试剂：海藻酸钠、石灰水。
（1）称取海藻酸钠0.5g，加入100ml蒸馏水中，用搅拌器充分搅拌，使其完全溶解，制备海藻酸钠水溶液。
（2）取一个比色皿，加入适量石灰水。
（3）使用移液管向比色皿中滴加海藻酸钠水溶液，搅拌3-5分钟。
（4）观察比色皿中凝胶的性质和形态。
3. 实验结果及分析在实验中，通过海藻酸钠与石灰水的反应，观察到了一种柔软、具有弹性的凝胶，并具有稳定性高的特点。
这种凝胶具有很好的透明度，能够保持稳定的凝胶状态，不易破坏。
这是因为海藻酸钠与石灰水中的钙离子发生反应，形成交联结构，从而形成了凝胶。
在实验过程中，当海藻酸钠水溶液滴入石灰水中时，钙离子与海藻酸钠发生反应，使得海藻酸钠的结构发生改变，呈现出凝胶状状态。
这种凝胶的形成受到多种因素的影响，包括海藻酸钠的浓度、钙离子的浓度、反应时间等。
除了海藻酸钠与钙离子之间的反应，海藻酸钠还可以与其他离子发生反应，如铵离子、铜离子、铁离子、锌离子等，因而不同离子的存在也会影响凝胶的性质。
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海藻酸钠对碳酸钙晶型的调控作用
王婷，冷柏逊，邵正中
复旦大学先进材料实验室，聚合物分子工程教育部重点实验室,
复旦大学高分子科学系, 上海 200433
关键词：生物矿化多糖凝胶
生物体可以通过生物矿化过程合成多种结构及性能几近完美的有机/无机复合材料，如组成软体动物甲壳的碳酸钙（CaCO3）就是生物体中广泛存在的无机矿物之一，其精细结构是通过多种生物大分子包括蛋白质、多肽和多糖等在其晶型、取向以及形貌等方面进行多阶段调控[1,2]而实现的。
为了解有机物对无机矿物生长的调控机理，人们已经使用多种有机质在体外研究其对无机矿物生长的影响。
本研究采用的海藻酸钠[3]是一种能与钙离子形成凝胶的天然多糖，由1,4 -聚- β- D -甘露糖醛酸（M）和α- L -古洛糖醛酸（G）组成。
为避免凝胶过程对矿化研究可能产生的影响，我们设计了新颖的连续添加海藻酸分子和钙离子的方法。
我们采用CO2扩散法，海藻酸/钙凝胶充当海藻酸分子以及钙离子源。
实验过程为：一定厚度的海藻酸钠膜在CaCl2溶液中交联预先形成海藻酸/钙凝胶，将凝胶切成尺寸确定的小条，悬挂于装有去离子水的烧杯（底部放置玻璃片用于接后期形成的CaCO3）中，将烧杯放置于底部装有碳酸铵的干燥器内后，干燥器置于25 °C 水浴中严格控制温度。
由于CO2不断扩散进入水相中会夺走海藻酸/钙凝胶中的钙离子，导致凝胶慢慢崩解而使海藻酸分子被缓慢地释放到反应体系，实现对碳酸钙生长的持续调控。
不同的时间收集生成的样品，采用SEM、TEM/STEM、 XRD、Raman、TGA和ED等手段进行表征。
实验发现，碳酸钙的形貌和晶型随着反应时间的不同发生明显变化。
在反应的初期，水溶液中海藻酸分子的量较少，对碳酸钙生长的影响较小，因此仅有少量的方解石出现。
随着反应的进行（72h后），海藻酸分子不断被释放到溶液中而对碳酸钙的生长产生较大影响，出现了透镜状球文石（图1左），其粒径为5-6 m，且尺寸分布较为均一；经过一段时间的熟化，这些球文石颗粒发育成环状球文石，粒径基本保持不变（图1中）；当反应时间达196h，透镜状和环状的球文石完全消失，取而代之的是梭形文石结构（图1右）。
此有趣发育过程的机理正在进一步探索中。
Figure 1. SEM images of CaCO3 particles obtained after different CO2 diffusion times
in water solution
同时，我们还研究了采用稀的海藻酸钠溶液体系代替水溶液体系考察CaCO3的生长情况：实验中未发现菱形的方解石颗粒，透镜状球文石能够较早地出现并稳定较长的时间（24h~218h）（图2左）。
长时间熟化后该透镜状球文石也有逐步溶解的趋势（图2右）。
因此，我们可以发现在碳酸钙形成的早期阶段，有机分子对晶型选择以及稳定晶型起到重要的作用。
Figure 2 SEM images of CaCO3 particles obtained after different CO2 diffusion times in
alginate sodium solution
本工作研究了海藻酸盐对CaCO3生长的调控过程，该实验方法可实现Ca2+、CO32-和海藻酸分子缓慢持续地扩散进入体系中，所得碳酸钙颗粒的形貌和晶型与先前工作有较大不同，说明在矿化研究中，有机分子与钙离子混合方式的重要性。
参考文献：
1. Mann, S. Angew. Chem.-Int. Edit. 2000,39, 3393-3406.
2. Mann, S. Biomineralization Principles and Concepts in Bioinorganic Materials
Chemistry. Oxford University Press: New York, 2001.
3. Sumper, M.; Brunner, E. Adv. Funct. Mater. 2006,16, 17-26.
Growth of CaCO3 Mediated by Alginate
Wang Ting, Leng Boxun, Shao Zhengzhong
Laboratory of Advanced Materials, Key Laboratory of Molecular Engineering of
Polymers of MOE, Department of Macromolecular Science, Fudan University,
Shanghai, 200433, China
Abstract: Various biominerals are synthesized in living organisms through biomineralization process. These biominerals usually have exquisite structures and properties. Additives have demonstrated the strong effects on the control of crystallization and morphology of calcium carbonate (CaCO3). Our study was about biomimetic growth of CaCO3mediated by alginate. At 25 °C, Ca-alginate gel was used as the slow-releasing source of calcium ion and alginate in water, as well as dilute alginate solution. SEM, TEM/STEM, XRD, Raman, TGA and ED etc has been employed to observe the deposits collected at different times. Well size-distributed aragonite and vaterite particles have been found in these two different solutions system, respectively. In water solution, the growth of CaCO3 experiences lens-like vaterite, ring-like vaterite and shuttle-like aragonite. Moreover, lens-like vaterite particles can be found far earlier in alginate solution, and kept stable for a long time, while the fact matches phenomenon acquired in early time in water solution that no vaterite particles can be obtained. This confirms that alginate has function in mediation of the biomimetic growth of CaCO3.
Key words: Biomineralization Polysaccharide Gel。