chitosan-peg交鏈聚合物對：壳聚糖-peg交鏈聚合物對

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1、PEG-Chitosan交鏈聚合物對廢水中重金屬離子吸附之研究指導老師：謝松煌老師研究學生：鄭茂良、王本祚摘要本研究是利用甲殼素衍生物聚胺醣（Chitosan）與聚乙二醇（PEG）進行交鏈，所產生的交鏈聚合物（PEG-Chitosan）來進行廢水中金屬離子的吸附實驗；在實驗過程中，改變吸附比例、吸附溫度及時間，以及使用聚胺醣（Chitosan）、PEG-Chitosan交鏈聚合物、活性碳等三種不同的吸附材料來探討對銅離子與鋅離子之吸附效果；由實驗的結果可發現PEG-Chitosan交鏈聚合物對金屬離子的吸附能力為三者中最好的，而PEG與Chit

2、osan的交鏈比例以1：1為最佳，三種吸附材料對銅離子的吸附效能大於鋅離子，且其吸附效能皆隨吸附溫度及時間之增加而增加。關鍵詞：聚胺醣、聚乙二醇、PEG-Chitosan交鏈聚合物、吸附1.前言在大自然中，甲殼類生物是一龐大的族群，尤其如吾人之海島型國家，對甲殼類食物的需求量更是驚人，並且在無形中增加了環境的污染及寶貴資源的浪費[1]。但現在已可由許多文獻中了解到廢棄甲殼所帶來的一個利益，那就是甲殼提煉物甲殼素，它不但可直接減少甲殼任意棄置的污染，尚可應用於纖維素材、食品、醫藥及汙染處理用途[2]。本實驗乃是利用甲殼素之衍生物聚胺醣與聚乙二醇之

3、交鏈物來進行吸附廢水中金屬離子的試驗，藉以了解其對金屬離子之吸附效能[7-10]，以期成為另一改善環境的利器。2.原理甲殼素衍生物聚胺醣是一化性安定，不易溶解的高分子物[1-3]，由於它的構造是立體結構且在其上有許多孔隙，因此利於進行物理性的吸附，例如水分子可通過孔隙，而雜質則會為其所阻擋；而在聚胺醣上更可發現大量的親水性基團及胺基有利於進行化學性的吸附。[4-7]而聚乙二醇（PEG）其化學式也含有OH基，證明聚乙二醇也有不錯之吸附性，如將兩者交鏈聚合將有以下之優點：[4][5]1.交鏈後形成側鏈鍵，增加有效孔隙。2.官能基(-OH)可增加吸附

4、能力或形成側鏈(或網狀)。3.-NH2基對金屬離子有吸附能力。其交鏈反應如下：CH2OHOOOH＋HOCH2CH2OHNH2CH2OCH2CH2OHOOOHNH23.實驗3-1實驗材料1.聚乙二醇（HO[C2H4O]nH；Polyethyleneglycol；分子量：5000～7000）CH2OHO2.聚胺醣（OHO；Chitosan）NH2n3.活性碳（C；ActiveCarbon）3-2實驗藥品1.硫酸銅（CuSO4．5H2O；CupricSulphate）2.硫酸鋅（ZnSO4．7H2O；ZincSulphateHeptahydrate）

5、3.丙酮（CH3COCH3；Acetone）3-3實驗儀器1.加熱攪拌器（Whatman9907-802NA）2.恆溫震盪槽（IKSSB-3032）3.IR紅外線光譜儀（MAGNA-IR550Spectrometer；Nicolet）4.AAS原子吸收光譜儀（Perkin-Elmer3100）5.烘箱（高逸企業公司）6.電子天平（FA-200）7.標準徑粒篩（Retsch5657HAAN）3-4實驗方法1.聚胺醣與聚乙二醇之交鏈[4][5](1)將交鏈聚合之比例（聚胺醣重量：聚乙二醇重量）定為三個，以1：1、1：2、2：1三種比例進行藥品配置。

6、(2)將稱量好的聚乙二醇先行置入適量的水中進行加熱攪拌，待完全溶解後再加入亦稱量完畢的聚胺醣；待加熱至80℃，攪拌3hr之後，取出進行過濾精製。在加熱攪拌的過程中須時時注意水溫、水量的增減。(3)利用丙酮來進行精製，以去除雜質，精製後烘乾的成品即為PEG-Chitosan交鏈聚合物。(4)再由IR圖來比較聚胺醣與PEG-Chitosan構造上的異同以及聚乙二醇與PEG-Chitosan間的異同，以找出交鏈的部分和最有效率的比例。(5)將交鏈物研磨後，以標準徑粒篩（孔徑：250～125μm）進行篩選。2.金屬離子溶液之製備(1)為了配合AAS原子

7、吸收光譜儀，泡製金屬離子溶液時須控制濃度在10ppm以內。a.8ppm銅離子溶液之泡製法：取3.2g之硫酸銅加水稀釋至1000ml，從中取10ml後再加水稀釋至1000ml，則所得即為含8ppm銅離子之水溶液。b.8ppm鋅離子溶液之泡製法：取3.64g之硫酸鋅加水稀釋至1000ml，從中取10ml後再加水稀釋至1000ml，則所得即為含8ppm鋅離子之水溶液。(1)將配製完成的金屬離子溶液進行AAS原子吸收光譜儀測其金屬離子含量(原液)。(2)吸附材料之加入量：加入金屬離子溶液中的吸附材料份量為50mg/l(每1l之金屬離子溶液加入50mg之

8、吸附材料進行吸附)。3.吸附材料進行不同時間之吸附實驗(1)將PEG-Chitosan、Chitosan、活性碳等三種吸附材料分別加入銅離子以及鋅離子