壳聚糖对铜离子的吸附作用

张伟安等　水溶性巯基壳聚糖对污染土壤吸附态汞的解吸作用研究　

水溶性巯基壳聚糖对污染土壤吸附态汞的　

解吸作用研究＊　

张伟安　汪玉庭　杨智宽　刘良栋　周连凤　吴小刚　丁惠君　

（１．武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉４３００７９；　

２．江西省环境保护科学研究院，江西南昌３３００２９）　

摘要　用两种巯基化试剂半胱氨酸（Ｃｙｓ）和硫代乙醇酸（Ｔｈｉ）与壳聚糖（ＣＴＳ）反应，制备了两种水溶性巯基壳聚糖，即Ｃｙ￣ＣＴＳ和　

Ｔｈｉ—ＣＴＳ，对比研究了这两种巯基壳聚糖与ＣＴＳ对被染毒土壤中吸附态汞的提取能力。结果表明，Ｔｈ￣ＣＴＳ在ｐＨ＝３、质量浓度为０，５　

ｇ／Ｌ、用量为２Ｏ　ｍＩ　的条件下，对汞的提取率为５９．４４Ｚ，相同条件下ＣＴＳ和ｃｙＳ＿ｃＴｓ对汞的最高提取率只有３１，８１　和１０，１５　。　

关键词　汞土壤巯基壳聚糖螯合解吸　

Ｓｕｌｆｈｙｄｒｙｌ　ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｆｏｒ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｒｃｕｒｙ　ｆｒｏｍ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ　ｓｏｉｌ　Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｉａｎ　，Ｗａｎｇ　Ｙｕｔｉｎｇ　，Ｙａｎｇ　

Ｚｈｉｋｕａｎ　，Ｌｉｕ　Ｌｉａｎｇｄｏｎｇ　，Ｚｈｏｕ　Ｌｉａｎｆｅｎｇ　，Ｗｕ　Ｘｉａｏｇａｎｇ　，Ｄｉｎｇ　Ｈｕｉｊ　ｕｎ　．（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎ—　

ｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ　Ｈｕｂｅｉ　４３００７９；２．ＪｉａｎｇｘｉＡｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　

Ｊｉａｎｇｘｉ　３３００２９）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｃｙｓ—ＣＴＳ　ａｎｄ　Ｔｈｉ－ＣＴＳ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｌｆｈｙｄｒｙｌ　ｒｅａｇｅｎｔｓ　ｃｙｓｔｅｉｎｅ　ａｎｄ　ｔｈｉｏｇｌｙｃｏｌｌｉｃ　ａｃｉｄ　ｗｉｔｈ　

第３３卷第４期　２０１０年４月　点　工　Ｖｏ１．３３　Ｎａ４　Ａｐｒ．２０１０　

改性壳聚糖对水中Ｃｕ２＋和Ｐｂ２＋的吸附性能　

董振霞，王喜青　

（河南省中原大化集团有限责任公司，河南濮阳４５７０００）　

［摘要］壳聚糖通过香草醛改性的物质简称Ｖ－ＣＴＳ，在ｐＨ为６．８和５．６时对水中的ｃｕｚ　和Ｐｂ。　的吸附容量分别为４７５．９、　

４０３．８　ｍｇ／ｇ，改性壳聚糖不但吸附效果好，而且对水中的ｃｕ。　和Ｐｂ　去除率也特别高，节省了时间。　［关键词］壳聚糖：香草醛；改性；吸附容量；去除率；吸附剂　［中图分类号］ＴＱ　４２４．３　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００３—５０９５（２０１０）０４—００４０－０３　

壳聚糖在自然界中有着巨大的储量，是甲壳素脱　

乙酰化的产物，是自然界中惟一的碱性多糖，由于分　

子中有多个活性集团，可以通过化学反应改成特殊性　

能的材料，提高了壳聚糖的原有性能，所以改性后的　

壳聚糖有着广泛的应用前景。　

在水中铅铜离子对人体危害极大。Ｐｂ　可以在人　

体中储存，是不可逆的，长期服用含铅的水可导致人　

的神经系统的紊乱，造成心肌损伤；ｃｕｚ　是动植物生　

长必需的微量元素之一，但也是重要的污染物，在人　

体内含量过高时毒性很大，不仅影响人体内部平衡，　

还会破坏肾脏的血液。因此，控制水和食物中的铅铜　

离子的量是非常重要的。　

Ｖ－ＣＴＳ不溶于酸和有机溶剂，在酸性条件下不易　

流失且可再生利用。当ｐＨ在６．８和５．６时分别对　

ＣＣ　和Ｐｂ　的吸附容量为４７５．９、４０３．８　ｍｇ／ｇ。２　ｈ就　

达到吸附平衡，去除率高，是难得的吸附剂。　

１实验部分　

１．１仪器与试剂　

Ａａｎａｌｙｓｔ　３００原子吸收分光光度计（美国ＰＦ公　

司）；ＰＨＳ－３　Ｃ型精密酸度计（厦门分析仪器厂）；恒温　

数显水浴锅（国华电器有限公司）。　

香草醛（Ｃ８Ｈ８０３）：化学纯；壳聚糖（生化试剂）：化　

学纯。　

６５９．８　ｍｇ／Ｌ铅溶液：称取１．０５５　０　ｇ已干燥的　

第４７卷第１１期　２０１３年Ｉ１月　西　安　交　通　大　学　学　报　ＪＯＵＲＮＡＬ　０Ｆ　ＸＩ’ＡＮ　ＪＩＡＯＴ０ＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＶｏＩ．４７　ＮＯ．１１　ＮＯＶ．２Ｏ１３　ＤＯＩ：１０．７６５２／ｘｊｔｕｘｂ２０１３１１０２２　壳聚糖的交联改性及其吸附铜和铅离子的研究　孙艳芳，刘芸　（西安交通大学理学院，７１００４９，西安）　摘要：针对壳聚糖上的氨基在酸性溶液中易质子化，从而限制了应用的问题，对壳聚糖的交联改性　进行了研究。首先用柠檬酸三钠和环氧氯丙烷为交联剂制备了改性壳聚糖（ＣＴＳ—ＣＡ—ＥＣＨ）珠粒，　然后运用热重分析、红外光谱和Ｘ射线衍射等手段进行了表征，由此探讨了ｐＨ值、温度、吸附时　间、离子溶液初始浓度对ＣＴＳ—ＣＡ—ＥＣＨ珠粒吸附铜和铅离子的影响，研究了ＣＴＳ．ＣＡ—ＥＣＨ对铜　和铅离子的吸附动力学和吸附等温特性，并进行了吸附剂的再生实验　结果表明：改性后的壳聚糖　对铜和铅离子的吸附可由二级吸附动力学和Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温模型描述，ＣＴＳ—ＣＡ—ＥＣＨ珠粒具　有良好的再生吸附性能。　关键词：壳聚糖；柠檬酸三钠；环氧氯丙烷；交联；吸附　中图分类号：Ｏ６３６．１文献标志码：Ａ文章编号：０２５３￣９８７Ｘ（２０１３）１１—０１２７－０６　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｂ（ＩＩ）ａｎｄ　Ｃｕ（ＩＩ）Ｉｏｎｓ　ｂｙ　Ｃｒｏｓｓ。Ｌｉｎｋｅｄ　Ｃｈｉｔｏｓａｎ　Ｂｅａｄｓ　ＳＵＮ　Ｙａｎｆａｎｇ，ＬＩＵ　Ｙｕｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ’ａｎ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００４９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｍｉｎｏ　ｇｒｏｕｐｓ　ｉｎ　ｃｈｉｔｏｓａｎ（ＣＴＳ）ａｒｅ　ｐｒｏｎｅ　ｔｏ　ｂｅ　ｐｒｏｔｏｎａｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｓ　ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｌｉｍｉｔｅｄ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｖｉａ　ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ．Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ＣＴＳ　ｂｅａｄｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｓｏｄｉｕｍ　ｃｉｔｒａｔｅ（ＣＡ）ａｎｄ　ｅｐｉｃｈ１ｏｒ０ｈｙｄｒｉｎ（ＥＣＨ）ａｓ　ｃｒｏｓｓ～ｌｉｎｋｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓ—　ｌｉｎｋｅｄ　ｃｈｉｔｏｓａｎ　ｂｅａｄｓ　ｗａｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ＴＧＡ，ＦＴＩＲ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　ＸＲＤ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｏｎｔａｃｔ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｉＯＤＳ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｕ（ＩＩ）ａｎｄ　Ｐｂ（ＩＩ）ｉｏｎｓ　ｂｙ　ＣＴＳ－ＣＡ～ＥＣＨ　ｂｅａｄｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｋｉｎｅｔｉｃｓ　ｗａｓ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｓｅｕｄｏ—ｆｉｒｓｔ—ｏｒｄｅｒ　ａｎｄ　ｐｓｅｕｄｏ—ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ　ｍｏｄｅｌｓ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ　ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ　ｂｙ　Ｌａｎｇｍｕｉｒ　ａｎｄ　Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ　ｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｔｅｓｔｓ　ｗｅｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｉｔｓ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｓｅｕｄｏ—ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ　ｋｉｎｅｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ　ａｇｒｅｅ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｌａｎｇｍｕｉｒ　ｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ａｄｓｏｒｂｅｎｔ　ｈａｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｕ（ＩＩ）ａｎｄ　Ｐｂ（ＩＩ）ｉｏｎｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｉｔｏｓａｎ；ｔｒｉ—ｓｏｄｉｕｍ　ｃｉｔｒａｔｅ；ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ；ｃｒｏｓｓ—ｌｉｎｋｉｎｇ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　近年来，重金属离子对水体的污染问题受到关　注Ⅲ，处理重金属污染的方法主要有化学沉淀、离子　交换、氧化还原、活性炭吸附等　，但这些方法均在　一定程度上存在着成本高或易造成二次污染等问　题跚，因此从自然资源中寻求低成本、环保的吸附剂　来解决重金属离子污染问题嘲成为研究热点。　壳聚糖（ＣＴＳ）产量丰富、无毒、易生物降解，且　分子中的氨基、羟基等活性基团可与金属离子进行　收稿日期：２０１３—０２—２２。　作者简介：孙艳芳（１９８６～），女，硕士生；刘芸（通信作者），女，副教授。　网络出版时间：２０１３—０９—２３　网络出版地址：ｈｔｔｐ：∥ＷＷＷ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１０６９．Ｔ．２０１３０９２３．１０４８．００２．ｈｔｍｌ

２００７年３月　壳聚糖及其衍生物对金属离子吸附研究进展　

壳聚糖及其衍生物对金属离子吸附研究进展　

唐星华　周爱玲　

（南昌航空工业学院环境与化学工程学院江西南昌３３００６３）　

摘要：壳聚糖是一种天然高分子，分子中含有大量的氨基和羟基，对金属离子有很　

好的吸附能力。本文综述了壳聚糖及其衍生物对金属离子的吸附研究情况，并对其发展　

前景作了展望。　

关键词：壳聚糖　衍生物　金属离子　吸附　

１　引言　源于矿山开采、有色冶金、仪表电镀等行业的金属　

离子进入水体，造成水体污染Ｌｌ】，严重危害着人类的健　

康和生存。去除这些金属离子，一般采用化学沉降、离　

子交换、电分离、吸附等技术Ｌｌ“】。其中吸附法因具有　

操作简单、投资费用少、处理效果好等特点而备受重　

视。近年来具有选择性、螯合能力强的天然高分子化　

合物及其衍生物用做吸附剂的研究正与日俱增。　

天然高分子壳聚糖（ｃｈｉｔｏｓａｎ）是甲壳素（ｃｈｉｔｉｎ）脱乙　

酰化化产物，分子中含有大量的一ＮＨ２和一ＯＨ，可以借　

氢键或离子键形成具有类似网状结构的笼形分子，从　

而对金属离子具有稳定的配位作用。并且通过对壳聚　

糖进行化学改性，可生成一系列衍生物，用于含金属离　

子的废水的处理、贵重金属离子的富集和回收等方面，　

具有广阔的发展前景。　

目前关于壳聚糖及其衍生物吸附重金属离子方面　

已经进行了大量的研究，并取得了一定的成果。本文　

综述了近几年壳聚糖及其衍生物对常见金属离子的吸　

附研究情况。　

２壳聚糖及其衍生物对常见金属离子的吸附　

Ｍｕｚｚａｒｅ］］ｉ［５］指出，壳聚糖与金属离子通过三种形　

式：离子交换、物理吸附和化学吸附发生结合，而化学　

吸附中的配位吸附的结合力最强。　

２．１壳聚糖及其衍生物对Ｃｕ　的吸附　

我国是世界上最大的Ｃｕ消费国家，Ｃｕ及其合金应　

用范围极广。同时我国也是Ｃｕ资源短缺国家，壳聚糖　

及其衍生物用于Ｃｕ。　的吸附具有重要的经济意义。壳　

聚糖及其衍生物对Ｃｕ　的吸附是国内外研究最多的，