海藻酸和甲壳胺纤维对镍离子的吸附性能文献综述

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1、文献综述海藻酸和甲壳胺纤维对镍离子的吸附性能一、前言部分镍是生物必需的微量元素之一，也是具有潜在毒性的元素，土壤中微量的镍可以刺激植物生长，过量的镍能阻滞植物生长发育，导致植物生长不良，对植物造成危害，直至死亡。镍可以在植物体内积蓄，当积蓄超出正常含量的植物进入食物链时，就会影响动物乃至人类的健康。镍粉尘通过呼吸道进入人体后可出现肺出血浮肿、脑白质出血、毛细血管壁脂肪变性并发呼吸障碍以及呼吸系统癌症。而裸露矿渣、尾矿不同程度的侵蚀，将进一步污染水体、土壤和空气，破坏生态平衡，形成镍污染严重的生态环境，造成不可挽回的局面[1]。镍污染是由镍及其化合物所引起的环境污染。冶炼镍矿石及

2、冶炼钢铁时，部分矿粉会随气流进入大气。在焙烧过程中也有镍及其化合物排出，主要为不溶于水的硫化镍（NiS），氧化镍（NiO）、金属镍粉尘等，成为大气中的颗粒物。燃烧生成的镍粉尘遇到热的一氧化碳，会生成易挥发的、剧毒的致癌物羰基镍［Ni（CO）4］。精炼镍的作业工人，患鼻腔癌和肺癌的发病率较高。镍可在土壤中富集，含镍的大气颗粒物沉降、含镍废水灌溉、动植物残体腐烂、岩石风化等都是土壤中镍的来源。植物生长会吸收土壤中的镍。镍含量最高的植物是绿色蔬菜和烟草，可达1.5-3ppm。镍对水稻产生毒性的临界浓度是20ppm。我国规定车间空气中羰基镍的最高容许浓度为0.001mg/m3，地面水中

3、镍的最高容许浓度为0.5mg/L。因此，如何控制镍含量，一直是重要的研究课题。本文研究了海藻酸和甲壳胺纤维对镍离子的吸附性能。二、主题部分近年来，海藻酸和甲壳胺在生物医药领域得到了广泛的应用。作为天然高分子材料，它们具有生物可相容性、生物可降解性以及无毒性等特点。2.1化学结构海藻酸是一种由β-(1，4)D-甘露糖醛酸(M)和α-(1，4)L-古罗糖醛酸(G)组成的天然高分子材料，它广泛存在于各种类型的褐藻植物中。M单元和G单元的结构非常相似，区别仅在C5上羧基位置的不同，这使得它们聚合后的空间结构和理化性质差异很大，G单元中的羧酸位于碳／碳／氧的三角形的顶上，比M单元具有更大

4、的活性，但M单元的生物相容性较G单元优良。海藻酸整个分子链由3种片段构成：聚甘露糖醛酸片段(MM)、聚古罗糖醛酸片段(GG)和甘露糖醛酸一古罗糖醛酸杂合段(MG)。6甲壳胺纤维是以原料丰富的虾、蟹壳为原料，经脱钙、脱色和脱蛋白质后得到甲壳素，再经浓碱脱去乙酰基后成为甲壳胺，不同脱乙酰度的甲壳胺经纺丝后制成甲壳胺纤维。甲壳素、甲壳胺与纤维素纤维的化学结构十分相似，用甲壳胺制成的纤维是自然界唯一带正电荷的再生纤维，具有抗菌、抑菌性、吸湿透气性和生物相溶性，可生物降解，不污染环境，是新世纪开发的一种新型绿色纤维。甲壳胺是甲壳素经脱乙酰基后得到的一种高分子胺基多糖，其分子结构为1,4-

5、2-胺-2-脱氧-β-D-葡聚糖。经过湿法纺丝加工成的甲壳胺纤维具有很高的吸湿性和抗静电性，以及优良的抗菌性能。它可以通过混纺工艺与其他纺织纤维结合后加工成纱线、机织物、针织物和非织造布材料，在内衣等贴身服装中有很好的应用价值[2~6]。2.2制备过程2.2.1海藻酸纤维的制备海藻酸纤维为海藻酸钙纤维简单处理后得到，海藻酸钙纤维为实验室通过湿法纺丝制得，湿纺工艺流程如图2.2。海藻酸钙纤维湿法纺丝工艺过程主要包括：溶解、过滤、脱泡、计量喷丝、凝固、水洗、牵伸、定型、上油、干燥及切断等工序。1．溶解：采用预溶解、溶解及改性等过程，在一定的温度下高速搅拌溶解，最后控制溶液的粘度在8

6、000～20000mPa•s。2．过滤：采用40微米／20微米的滤布进行过滤，过滤压力一般控制在2～3公斤；63．脱泡：脱泡釜中真空脱泡，得到纺丝原液；4．计量泵：采用粘胶长丝齿轮泵进行纺丝；5．喷丝板：采用长丝喷丝板；6．凝固浴：温度控制在25～50℃，采用3%～4％的氯化钙溶液；7．水洗：纤维经过热水洗涤，去除残留黏附的无机盐；8．牵伸：牵伸比例控制在100～200％；9．卷绕：采用变频卷绕机卷绕；10．后处理：将得到的海藻酸钙纤维烘干后，放入pH为1.0的盐酸溶液中浸泡2小时，然后水洗烘干即得到海藻酸纤维。将海藻酸纤维(未上油处理)放在ZKF035型电热真空干燥箱中，50

7、℃干燥2小时，然后用电子天平称取一定质量的纤维数份，备用。将剩余的海藻酸纤维放入干燥器中，留待下次实验使用。2.2.2甲壳胺纤维素的制备最早出现的甲壳胺纤维的制备使用了0．5％的醋酸水溶液作为溶剂来溶解3％的甲壳胺而形成纺丝液，在挤入5％的氢氧化钠水溶液后成丝。这样制取的纤维的强度可高达2．17cN／dtex[7]。类似的试验使用了1％的醋酸溶液作为溶剂来溶解3％的甲壳胺，挤入2％的十二烷基硫酸钠的水溶液中[8]。甲壳胺纤维的制造也可以用三氯乙酸作为溶剂，并把纺丝液挤入到含有5％氢氧化钠的水