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第5代海绵技术工艺
纤维素海绵的实验操作整理
全局注意事项：
实验相关的玻璃仪器统一放在标有“由木”的纸盒子里，方便大家寻找使用，切勿随意摆放。
仪器、药品，均不能放在桌面最外侧，应尽可能放在桌面中央或桌面靠内侧，以免因碰撞导致损坏。
0. 实验设计表
1. “酸液”和“碱液”的配制
这是准备工作，“酸液”和“碱液”要提前配制好。
可多配制一些，方便以后取用。
1.1 配制氢氧化钠-尿素溶液（下称“碱液”）
以m(氢氧化钠) : m(尿素) : m(蒸馏水) = 7 : 12 : 81配制氢氧化钠-尿素溶液（下称“碱液”）。
具体操作如下：
直接将500mL烧杯置于电子天平上，去皮后，向烧杯内加入70g氢氧化钠（AR），记录实际称取量。
去皮后，向烧杯内加入120g尿素（AR），记录实际称取量。
向烧杯中加入约300mL（约300g）蒸馏水（不用精确，只需加入蒸馏水至烧杯约2/3处即可），从电子天平上取下，烧杯，置于有水的超声波清洗机内，超声 + 搅拌约5min，至溶解均匀。
将洗净控干的1L蓝色丝口瓶置于电子天平上，去皮后，将500mL烧杯中的溶液倒入蓝色丝口瓶中。然后用蒸馏水洗涤烧杯3次，并将每次的洗涤液倒入蓝色丝口瓶中。
继续向蓝色丝口瓶中加入蒸馏水，直至蓝色丝口瓶中溶液的总质量为1000g，记录实际总质量。
碱液配制完成。在蓝色丝口瓶瓶身贴上标签并备注①项目名（由木）、②试剂名或编号（碱液）、③日期（格式如“241014”），然后放入冰箱+5℃保存。
试剂用量如下表：
序号 试剂 规格 用量（文献） / g 用量（待确定） / g 1 氢氧化钠 AR 70 35 2 尿素 AR 120 60 3 蒸馏水 - 810 900
注意：
后续需要用多少碱液，就取多少使用。
如果1L蓝色丝口瓶里的碱液量可能不够下一次使用，则将剩余碱液倒进废液桶，洗净蓝色丝口瓶。然后重新配制碱液。
另：后续实验中，碱液实际的使用条件为-20℃（详见碱液预冷）。因此需提前取出所需剂量的碱液，置于-20℃冰箱中备用。
1.2 配制乙酸溶液（下称“酸液”）
配制1%（wt%）乙酸溶液。
具体操作如下：
直接将洗净控干的1L蓝色丝口瓶置于电子天平上，去皮后，用一次性塑料胶头滴管向蓝色丝口瓶中加入约10g乙酸（AR），记录乙酸实际移取量。
向蓝色丝口瓶中加入蒸馏水，在乙酸 + 蒸馏水溶液总质量接近990g时，改为使用一次性塑料胶头滴管继续滴加蒸馏水，直至瓶内总液体量为约1000 g，记录溶液实际总质量。
酸液配制完成。在蓝色丝口瓶瓶身贴上标签并备注①项目名（由木）、②试剂名或编号（酸液）、③日期（格式如“241014”），然后放入冰箱+5℃保存。
试剂用量如下表：
序号 试剂 规格 用量 / g 1 乙酸 AR 10 2 蒸馏水 AR 990
注意：
后续需要用多少碱液，就取多少使用。
如果1L蓝色丝口瓶里的酸液量可能不够下一次使用，则将剩余酸液倒进废液桶，洗净蓝色丝口瓶。然后重新配制酸液。
2. 纤维素海绵的制备
而配制纤维素溶液和制备纤维素海绵则无法是连续的操作，务必准备好了再开始配制纤维素溶液操作。
2.1 碱液预冷
称取先前配制的碱液80g，预冷至-20℃固化结冰。
具体操作如下：
取出先前配制的碱液。
直接将100mL或150mL烧杯置于电子天平上，去皮后，向烧杯内加入80g碱液（需借助一次性胶头滴管以辅助滴加），记录实际称取量。
将未用完的剩余碱液放回冰箱+5℃保存。
将烧杯用保鲜膜封好，贴上标签并备注①项目名（由木）、②试剂名或编号（预冷碱液）、③日期（格式如“241014”），然后放入冰箱-20℃至其固化冰冻。
试剂用量如下表：
序号 试剂 规格 用量 1 碱液 自制 80g
注意：
- 碱液预冷时长应超过4h，最好提前一晚将待预冷的80g碱液放入冰箱-20℃中。
2.2 配制壳聚糖溶液
根据所设计的壳聚糖投料量，配制壳聚糖溶液。
具体操作如下：
戴上手套（或务必确保手部清洁不潮湿），取出称量纸，将称量纸对折完毕。然后对分析天平进行清零/去皮操作，待读数稳定为0后，将称量纸放置于分析天平上。
用药匙盛取壳聚糖粉末，置于称量纸上。称取量详见实验设计表。
点开查看照片
分析天平读数稳定且约为实验设计表要求的壳聚糖投料量时，记录分析天平读数并标记为“
纸 + 样”。取洗净控干的100mL或150mL烧杯，置于电子天平上（注意，这里是电子天平）。电子天平去皮后，将称量纸上的壳聚糖粉末倒入烧杯中。
分析天平去皮，并读数稳定为0后，将称量纸放在分析天平上。待分析天平读数稳定时，记录分析天平读数并标记为“
纸 + 残”。取出先前配制的酸液，借助一次性塑料胶头滴管，向盛有壳聚糖粉末的烧杯中加入酸液，直至烧杯内混合物总质量为50g。记录混合物实际总质量。
将烧杯置于常温磁力搅拌环境下，搅拌至壳聚糖粉末全部溶胀-溶解，体系为均匀溶液。
试剂用量如下表：
序号 试剂 规格 用量 1 壳聚糖 脱乙酰度≥95%
粘均分子量100-200mPa/s详见实验设计表 2 酸液 自制 50g
注意：
磁力搅拌器设置为中档即可。最合理的搅拌情况为：能看到液态混合物顶部有较为明显的小漩涡，但是漩涡不至于过大，以至于烧杯底部出现气泡。
磁力搅拌过程中，最好用更大一号的烧杯（如250mL烧杯）盖住盛有壳聚糖-乙酸溶液的烧杯，以防止壳聚糖溶液溅出。
壳聚糖在弱酸性环境下溶解，可能需要约2h左右的时间。
至少等壳聚糖搅拌溶解约1.5h后，才能开始执行下一步的配制纤维素溶液。因为接下来开始，实验操作对时间要求很苛刻，每一步都有明确的时间限制。
2.3 配制纤维素溶液
文献法：将碱液预冷至-10℃以下，然后在低于25℃的环境温度下，立即将所需量的纤维素样品加入其中。然后立即进行3000rpm搅拌。纤维素在5min内完全溶解，所得溶液透明。所得溶液置于5℃下保存。
其中，3000rpm搅拌环境无法实现，改为600rpm以上的机械搅拌；并将溶解时长由文献的5min延长至15min。
具体操作如下：
取出先前预冷为固体的-20℃碱液，置于室温下融化。碱液固体融化时，同时进行下述操作：
搭建圆底三颈瓶的机械搅拌装置。设置搅拌器转速为600rpm以上，并确保搅拌环境稳定。
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戴上手套（或务必确保手部清洁不潮湿），取出称量纸，将称量纸对折完毕后，放置于分析天平上。
分析天平去皮，并读数稳定为0后，用药匙盛取微晶纤维素粉末，置于称量纸上。称取量详见实验设计表。
点开查看照片
分析天平读数稳定且约为实验设计表要求的微晶纤维素投料量时，记录分析天平读数并标记为“
纸 + 样”。将称量纸上的微晶纤维素粉末倒入圆底三颈瓶中。
分析天平去皮，并读数稳定为0后，将称量纸放在分析天平上。待分析天平读数稳定时，记录分析天平读数并标记为“
纸 + 残”。密切观察预冷碱液的融化情况。预冷碱液融化至固体较小、可稳定安全的通过圆底三颈瓶瓶口时，应立即开始纤维素海绵的制备操作。
试剂用量如下表：
序号 试剂 规格 用量 1 预冷碱液 自制 80g 2 微晶纤维素 药典级
100目详见实验设计表
注意：
搭建机械搅拌装置时，务必要注意使用“90°交叉垂直”的验证方法，以及蝴蝶夹务必拧紧。这个需要照片配合讲解。
预冷碱液从冰箱里取出时，体系温度约为-20~-18℃；融化至“固体较小，可稳定安全的通过圆底三颈瓶瓶口”时，体系温度约为-10℃。此时一定要开始下一步操作，不能让碱液继续融化升温。
- 因此，**从该步骤开始，实验的时间控制至关重要！**因为纤维素溶解的温度要求比较苛刻（-10℃至5℃之间），所以务必密切关注预冷碱液的融化情况！
2.4 制备纤维素海绵
环境温度低于25℃下，向盛有微晶纤维素的圆底三颈瓶中，倒入温度约为-10℃（含有少量小型固体）的80g预冷碱液。加入完毕后，立即开始600rpm机械搅拌。搅拌约15min，至微晶纤维素溶解。
然后继续搅拌下，向体系中逐滴加入50g壳聚糖溶液，约10~15min滴加完毕。
滴加完毕后，体系在600rpm机械搅拌且低于25℃环境下继续反应2h。然后加入成孔剂粉末，加入完毕后继续搅拌约1h，至反应物完全混合。然后取出反应混合物，置于-20℃低温交联过夜。
具体操作如下：
在80g预冷碱液融化至“固体较小，可稳定安全的通过圆底三颈瓶瓶口”时，倒入圆底三颈瓶中，并开启600rpm机械搅拌。
取洗净的恒压分液漏斗，确保清洁、不漏液后，将50g壳聚糖溶液倒入恒压分液漏斗中，并将分液漏斗安装于圆底三颈瓶的侧颈口。
待反应体系搅拌约15min时，继续搅拌下打开恒压分液漏斗漏液阀，让壳聚糖溶液逐滴滴入圆底三颈瓶中，滴加速度约为1d/s，约10min滴加完毕。
滴加完毕后，体系在600rpm机械搅拌且低于25℃环境下继续搅拌2h。
称取成孔剂粉末，可参考上述称量操作，注意记录“
纸 + 样”、“纸 + 残”数据，以确保能获取准确的成孔剂投料量。待体系继续搅拌2h时，继续搅拌下将成孔剂粉末加入体系，并继续搅拌约1h，至反应物完全混合。
搅拌结束，取下装有反应混合物的三颈烧瓶，将混合物倒入若干25mL烧杯中分装。
将装有同一批次混合物的25mL烧杯用保鲜膜封好，放入烧杯盒/表面皿等容器中，在容器上写下或贴上标签以备注①项目名（由木）、②试剂名或编号（海绵）、③日期（格式如“241014”），然后放入冰箱-20℃至其低温交联。
试剂用量如下表：
序号 试剂 规格 用量 1 预冷碱液 自制 80g 2 微晶纤维素 药典级
100目详见实验设计表 3 壳聚糖溶液 自制 50g 4 成孔剂 无水硫酸钠，AR 详见实验设计表
注意：
机械搅拌时，应使用升降支撑架以配合支撑圆底烧瓶。具体在于：在支撑架上放置橡胶圆底烧瓶托，然后提升升降支撑架，让圆底烧瓶托与三颈烧瓶底部紧密接触。以确保仪器的稳定性。
若成孔剂或其他待投料药品，已提前称量完毕（在称量纸上），但实验流程上暂时未用到。应使用表面皿等罩具将其罩住，以避免落灰/吹散。
机械搅拌结束后，不要忘记关闭电动搅拌仪电源。