壳聚糖的制备及其在废水处理中的应用文献综述.doc

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1、壳聚糖的制备及其在废水中的应用尚艳芬指导老师：刘璐（河北科技师范学院理化学院应用化学0803班）摘要：壳聚糖是一种对环境友好同时具有多种特性的天然高分子聚合物。以壳聚糖及其衍生物处理工业废水，安全无毒、可生物降解、无二次污染。木文主要介绍了壳聚糖的制备方法及其在废水处理屮的应用，并指出壳聚糖在废水处理方面具有广泛的应用前景。对国内外近年来壳聚糖及其衍生物在印染、电镀、食品加工、造纸等工业废水处理方面的研究和应用进行了扼要的综述。关键词：壳聚糖：制备；废水处理：应用研究壳聚糖是甲売素经化学法处理脱乙酰基后的产物，是至今发现的唯一天然碱性多糖。纯品的壳聚糖是带有

2、珍珠光泽的白色片状或粉末状固体，相对分了质最因原料不同而从数I-力到数百万。因制备工艺条件和需求不同，脱乙酰度由60%至100%不等，壳聚糖脱乙酰度越高,相对稳定性越低，但机械强度增大，生物相容性增加，吸附作用增强⑴。壳聚糖对许多物质具有螯合吸附作用，其分了屮的氨基和与氨基相邻的疑基与许多金属离了（Hg2+、Ni2+、Cu2Pb2Cd2Ag+等）［2】能形成稳定的螯合物，用于治理重金属废水、净化自來水及在湿法冶金屮分离金属离了等。此外，壳聚糖能通过络合及离了交换的作用，对染料、蛋白质、氨基酸、核酸、酶、卤素等进行吸附，用于染料废水、卬染废水、食品工业废

3、水的处理⑶，从而净化环境，保护人类健康。売聚糊分子链上分布着大量的游离拜基和氨基，尤其在一些稀酸溶液屮容易质子化，从而使壳聚糖分了链上带有大量的正电荷，成为一种可溶性的聚电解质，具有阳离了型絮凝剂的作川。竣基及飙基基团是亲基团，具有较强的吸湿性，因此还可以用做污泥脱水剂。更为可贵的是，壳聚糖是一-种天然高分子化合物，是安全无毒、可生物降解、环境友好的。1壳聚糖的制备甲売索是类似纤维索的生物聚合物，是许多低等动物特别是节肢动物如虾、蟹和昆虫等外売的重耍成分，同时也存在于低等植物，如菌、藻类的细胞壁屮，分布十分广泛。甲壳素主要以无机盐（主要是碳酸钙）及蛋H质结合

4、形式存在。其屮尤以虾蟹売中的含最最高，在虾壳中约含20%〜25%,在蟹売中含17%〜18%。£1然界屮每年生物合成的甲売素估计有数-

5、•亿吨Z多，来源十分丰富。甲売素可肓接从虾、蟹壳及柠檬酸发酵的菌体等多种原料屮分离得到,再经过一系列环节得到壳聚糖。传统T艺在非均相下脱乙酰化得到的壳聚糖一般脱乙酰化度在80%左右，产品既不溶于水也不溶于稀酸。如果在均相进行脱乙酰化反应则可得到脱乙酰化度50%左右且能溶于屮性水的壳聚糖⑷。据认为，这种差异是由于在两种反应条件下得到的产物屮，脱乙酰的基在分了链上的分布不同所造成的。近年来人们对制取甲壳索、壳聚糖的丁艺研究-

6、•分

7、活跃，陈徳智等人将传统工艺进行了改进。郭国瑞等人用二次干法制取了脱乙酰度大于75%的壳聚糖，降低了原料消耗和能耗。陈昌康采用40%・50%的NaOH溶液进行脱乙酰化反应，制得了粘度高、色泽纯白的壳聚糖。江龙法等人采用一定真空度下的NaOH溶液处理甲壳索制得稳定性好的水溶液甲壳索。郭振楚等人最近采用浓度递减，循环浸酸以及与脱蛋白的交叉处理工艺來制取中売素，并用浓碱在一定真空度下处理甲壳素，得到了脱乙酰度为91%的壳聚糖【习。目前，一些科研工作者正在探索发酵法生产壳聚糖的新途径。2壳聚糖的螯合和吸附作用2.1对金属离子的鳌合作用壳聚糖能通过分子中的氨基、拜基与H

8、g2+、Ni2Cu2Au3Ag•等重金属离子形成稳定的螯合物，但一般不能络合鈣金属与钙土金属离了⑹，当在非均相得到的売聚糖通过螯合作用对水溶液屮的金属离了Hg2jCi严进行吸附时，吸附量随着脱乙酰化产物结晶性的下降和脱乙酰度的提高而提高，同时，在均相条件下得到的壳聚糖在脱乙酰度50%・60%时，由于对水的亲和性最大，吸附量也故大。何松裕等人用非均相制得脱乙酰度75%的売聚糖对有毒及放射性离子Cd?*、Pb2U6Tf进行吸附，在pH^7时，除Pb*的吸附率较低外，其余三种离了的吸附率均大于90%⑺。2.2对非金属物质的吸附作用売聚糖能通过络合、离了交

9、换等作用对染料、蛋H质、氨基酸、核酸、酚、卤素等进行吸附。带有磺酸基团的染料在硫酸水溶液屮可通过离子交换作用被甲壳素吸附，以吸附染料、卤索及酶为例介绍如下。2.2.1染料发现若干种染料对甲壳素的亲和性随着染料分了屮苯核数增加而提高。同时由于每个染料分了上只能有一个磺酸基在売聚糖的阳离了位置上进行离了交换，其余的磺酸基团因立体位置的限制依然留在水屮，因而染料分了的进一步磺化反而使亲和性下降。2.2.2卤素壳聚糖与甲壳素用碘一碘化钾水溶液处理时，因吸附作用，呈现明亮的紫色。壳聚糖不但能吸附碘，也能吸附漠，在极性溶液中的吸附量比在非极性溶液小大得多⑻。壳聚糖用苯乙

10、烯接枝后，对碘和澳的吸附都增加，其屮澳的增加更明显。