壳聚糖及其衍生物在处理含氟水中的应用.pdf

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1、第43卷第1期化工技术与开发Vo1．43No．12014年1月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryJan．2014壳聚糖及其衍生物在处理含氟水中的应用张永勇，贾瑛，许国根，贺亚南(第二炮兵工程大学603室，陕西西安710025)摘要：壳聚糖是一种无毒无害、来源广泛、易生物降解的高分子聚合物，本身及其衍生物都具有良好的絮凝吸附性能，在吸附氟离子方面具有重要作用。本文综述了壳聚糖的物化性质、改性方法及其衍生物对氟离子吸附作用的研究进展，并对石墨烯等改性衍生物在含氟水处理方面的应用前

2、景作了展望。关键词：壳聚糖；改性；吸附；含氟水中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1671-9905(2014)01—0051．03氟是人体必需微量元素之一，饮用水中氟含量应，吸附容量低，易流失的缺点，导致应用单纯的壳超过1．5mg·L时会对人体产生危害，导致氟斑牙聚糖效果不理想阴。因此，有必要对壳聚糖进行物或氟骨病。因此，世界卫生组织(WHO)规定饮用化改性处理，改变其结构，提高壳聚糖吸附性。水中氟离子的适宜浓度为0．5～1．0mg·L【1]。引起水中氟污染的主要原因是高氟地层或是半导体制造、铝工业、磷肥工

3、业等工业污染【2】。目前，除氟的方法主要有离子交换法、吸附法、混凝沉淀法、膜分离法、电渗析法、电凝聚法等[3-4]o图1壳聚糖的结构式其中吸附法因处理效率高、速度快、操作简单、费用Fig．1Structureofchitosan低而引起了广泛关注。现有吸附剂种类较多，主要2壳聚糖改性的除氟研究有活性氧化铝、骨炭、高岭土、壳聚糖、天然沸石等。根据壳聚糖分子中同时存在羟基和氨基的结构壳聚糖作为一种天然高分子吸附剂，具有吸附能力特点，对壳聚糖进行羧甲基化、硫酸酯化、交联等处强、安全无毒、易生物降解、价格低廉、改性产物多等理，引

4、人多种功能基团，得到改性衍生物，既能改善特点[5]，是较理想的除氟吸附剂。本文主要综述了其理化性质，又可以提高吸附效果，扩大应用范围。近年来壳聚糖及其衍生物在处理含氟水方面的应用常用的改性方法有以下几种。研究进展，并对其应用前景作了展望。2．1金属负载改性壳聚糖1壳聚糖的物化性质氧化镁是一种良好的除氟剂。为了克服其在壳聚糖(chitosan)是甲壳素N一脱乙酰基的产吸附中的不足，Sundaram等将氧化镁与壳聚糖按物，又称脱乙酰甲壳素，是一种聚氨基葡萄糖线性高照3：2的配比进行反应，然后在温度为400~C条件分子物质，其

5、化学名是p一(1．4)一2氨基．2一脱氧．D．下进行锻烧，制备得到氧化镁／壳聚糖复合物，用于葡萄糖(图1o一般而言，N一乙酰基脱去55％以含氟水的吸附处理。实验结果显示，当氟离子初始上的就可称之为壳聚糖l6J。从图1可以看出，壳聚浓度为10mg·L～，温度为303K，pH值为3—11，吸糖分子中含有多个一NH，能与水中的质子结合形附剂对氟离子吸附60min后达到饱和，0．1g氧化镁／成一NH而带正电荷，因此壳聚糖是阳离子型絮凝壳聚糖复合物对氟离子的去除率为91％，其饱和吸剂，可通过电中和作用中和水中带负电荷的F一，使附容

6、量为4．44mg·g～。通过改性，扩大了其适用的其脱稳凝聚而被吸附。pH范围，在酸碱条件下都能进行吸附处理。由于壳聚糖去除氟离子具有仅在酸』生条件下反Jagtap等用异丙醇钛和壳聚糖反应制备新型收稿日期：2013．11．1252化工技术与开发第43卷除氟剂，用于含氟水的处理。当负载钛的壳聚糖用中，磁感应强度为0．2～0．4T时进行分选制备得到量为1．0g·L～，起始氟离子浓度为5mg·L～，pH值磁性化壳聚糖。结果表明，在pH值为9时，磁性为7，温度为303K，吸附剂对氟离子吸附24h时达化一壳聚糖对F一吸附20min后

7、，吸附量达到最大值到饱和，其饱和吸附容量为30mg·g～。动力学分析2O．96～23．98mg·L～，其吸附等温线符合Langmuir表明，颗粒内扩散过程和液膜形成的边界层是吸附等温线。吸附饱和后，用0．8％～1．O％的NaOH溶液过程的主要控制步骤。镧系金属化合物由于吸附量清洗吸附剂，吸附能力可以恢复98％～99％。同时，大，污染小和操作方便等优点，受到了人们的广泛关磁性粒子改性后可以利用其具有磁性的特点，对吸注。姚瑞华等n叫采用负载镧的壳聚糖作为含氟水附剂进行回收再利用。的吸附剂，得到最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为

8、3壳聚糖及其衍生物与其它吸附剂除1g·r，La3+浓度为0．15mol·IJ-，反应时间为6h，氟性能的对比研究吸附剂粒径为0．1mm；除氟剂的最优工作条件是：壳聚糖及其衍生物在除氟方面有两个显著优pH为7，温度333K，搅拌速度400r·min～，吸附时势：(1)具有较高的吸附性能。与传统除氟剂如活间60min。当