壳聚糖在水处理上的改性及应用
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壳聚糖薄膜的制备方法及在水处理中的应用壳聚糖是一种天然的生物聚合物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,因此在环境领域广泛应用。
壳聚糖薄膜作为壳聚糖的一种形式,具有高度的透水性和选择性吸附性,已被广泛用于水处理和环境污染控制。
本文将介绍壳聚糖薄膜的制备方法及其在水处理中的应用。
一、壳聚糖薄膜制备方法1. 溶液浇注法:将壳聚糖溶液倒在平整的玻璃基板上,通过自然干燥或烘干,形成壳聚糖薄膜。
这种方法简单易行,适用于制备较厚的壳聚糖薄膜。
2. 涂覆法:先将壳聚糖溶液涂覆在玻璃或聚苯乙烯等基材上,再通过干燥或化学交联等方法形成壳聚糖薄膜。
这种方法制备的膜薄且均匀,可控性较好。
3. 化学交联法:壳聚糖薄膜可通过与交联剂(如戊二醛、乙二醇等)的反应形成。
这种方法可提高壳聚糖薄膜的稳定性和机械强度,适用于制备需要耐久性的薄膜。
4. 蒸发沉积法:通过将壳聚糖溶液放置在真空环境下蒸发,使溶液中的壳聚糖形成薄膜。
这种方法制备的薄膜具有较高的纯度和结晶度,适用于需要高纯度的壳聚糖薄膜。
二、壳聚糖薄膜在水处理中的应用1. 水过滤:壳聚糖薄膜具有狭窄的孔径和高度的透水性,可以用作水处理中的微过滤膜或超滤膜,有效去除水中的悬浮物、胶体和微生物等。
2. 水分离:壳聚糖薄膜可用于水中溶解物质的分离,如有机物质和无机物质的分离、重金属离子的吸附和去除。
3. 水净化:壳聚糖薄膜的独特结构和电荷性质,使其能够吸附和去除水中的有害物质,如重金属、有机污染物等,从而达到净化水质的目的。
4. 水资源回收:壳聚糖薄膜可用于水资源回收和再利用,在处理生活污水、工业废水和农业灌溉水等方面发挥重要作用。
5. 水分析:壳聚糖薄膜可用于水中微量元素的检测和分析,通过吸附和浸出等方法,检测水中微量元素的含量和种类。
三、壳聚糖薄膜的优势与展望1. 环境友好:壳聚糖是一种天然的生物聚合物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,不会对环境造成污染。
2. 高选择性:壳聚糖薄膜具有高度的选择性吸附性,可以选择性地吸附不同类型的污染物,提高水处理的效率。
《文献检索与科技论文写作》作业壳聚糖的改性在水处理中的应用进展年级:学院:专业:高分子材料学生:学号:指导教师:提纲0 引言壳聚糖是性能优异、应用广泛且具有开发价值的天然高分子絮凝剂。
虽然在应用中有一些不足,但可以通过物理或化学改性来提高其性能,拓展其应用围。
本文主要介绍壳聚糖改性后在水处理中的应用进展。
1 壳聚糖的改性在饮用水处理中的应用从对氟离子的吸附及对浊度的降低介绍改性壳聚糖的应用效果;2 壳聚糖的改性在工业废水中的应用2.1 印染废水从对偶氮染料的吸附及对阳离子染料的吸附介绍改性壳聚糖的应用;2.2 重金属离子2+、Th4+的吸附及对Cr(VI)的吸附,主要从对铜离子、对镍离子的吸附;对UO2来介绍改性壳聚糖的应用;2.3 造纸废水主要介绍接枝改性壳聚糖和壳聚糖微球对造纸废水的处理效果;3 壳聚糖的改性在城市污水和海水中的应用主要介绍改性壳聚糖对SS、浊度、BOD5及COD等的处理效果;4 结语与展望介绍目前的改性研究情况及未来研究的方向。
5 参考文献壳聚糖的改性在水处理中的应用进展--------大学材料科学与工程学院14级高分子材料专业马舒颜摘要:本文阐述了壳聚糖絮凝剂改性后在水处理方面的应用进展,着重说明其在重金属离子处理、印染废水处理中的应用。
壳聚糖絮凝剂在水处理中应用极广,环境友好,从可持续发展角度来看有着巨大的发展潜力和研究意义。
关键词:壳聚糖的改性絮凝水处理0 引言水是人类生存最基本的需求,传统的水处理剂会在水中有残留,对人体健康及环境造成危害。
因此,兼具环境友好、可再生、来源广泛的绿色水处理剂备受关注。
而壳聚糖就是性能最为优异的的天然高分子材料之一。
壳聚糖是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的,又称脱乙酰甲壳素,一般而言,甲壳素的N-乙酰基脱去55%以上就可称为壳聚糖,其分子式为(C6H11NO4)N。
壳聚糖结构中含有大量活泼的氨基和羟基,在酸性溶液中能形成阳离子型聚电解质,有良好的絮凝作用;且可通过表面侵蚀、酶降解、溶解等多种降解方式进行可控性降解,无毒副作用;同时还具有很好的生物相容性、吸附性、吸湿性、成膜性、抵抗免疫反应性和抗菌性等,广泛应用于造纸、纺织、制革、工业废水处理;在医药、食品保健品等领域也发挥着巨大的作用。
壳聚糖的改性研究进展及其应用壳聚糖是一种天然高分子材料,由于其具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性,因此在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。
然而,壳聚糖也存在一些不足之处,如水溶性差、稳定性低等,因此需要对壳聚糖进行改性研究,以提高其性能和应用范围。
壳聚糖的改性方法主要包括化学改性和物理改性。
化学改性是通过化学反应改变壳聚糖的分子结构,从而提高其性能。
例如,通过引入疏水基团可以改善壳聚糖的水溶性和生物相容性。
物理改性则是通过物理手段改变壳聚糖的形态、结构等因素,以达到提高性能的目的。
例如,通过球磨法可以制备壳聚糖纳米粒子,从而提高其在生物医学领域的应用效果。
目前,壳聚糖的改性研究已经取得了显著的进展。
然而,仍存在一些问题和挑战。
其中,如何保持壳聚糖的生物活性是改性过程中面临的重要问题。
改性后的壳聚糖可能会出现新的毒性问题,因此需要进行深入的毒性研究。
未来,随着壳聚糖改性技术的不断发展,相信这些问题将逐渐得到解决。
壳聚糖在工业、生物医学等领域有着广泛的应用。
在工业领域,壳聚糖可用于制备环保材料、化妆品添加剂、印染助剂等。
例如,通过接枝共聚将壳聚糖与聚丙烯酸制成高分子复合材料,可用于制备可生物降解的塑料袋等环保材料。
在生物医学领域,壳聚糖可用于药物传递、组织工程、生物传感器等方面。
例如,利用壳聚糖制备的药物载体能够实现药物的定向传递,提高药物的疗效并降低毒副作用。
在生物医学领域,壳聚糖还可用于组织工程。
通过将壳聚糖与胶原等生物活性物质结合,可以制备出具有良好生物相容性和生物活性的组织工程支架。
这些支架可为细胞生长提供适宜的微环境,促进组织的再生和修复。
壳聚糖还可用于制备生物传感器,用于检测生物分子和有害物质。
例如,将壳聚糖与酶或抗体结合制成生物传感器,可实现对血糖、胆固醇等生物分子和有害物质的快速、灵敏检测。
壳聚糖作为一种天然高分子材料,具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性,在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。
目录摘要……………………………………………………………………... ABSTRACT…………………………………………………………………..绪论 (1)1 壳聚糖的结构和性质……………………………………..1.1 壳聚糖的结构…………………………………………..1.2 壳聚糖的性质..................................2 壳聚糖的改性及应用……………………………………..2.1 季铵化及应用……………………………………………2.2 O-酰化和N-酰化………………………………………..2.3. 羧基化反应及应用………………………………………2.4. 席夫碱反应及应用………………………………………2.5. 接枝共滚与交联及应用………………………………..3 壳聚糖及其衍生物在水处理中的应用…………………..3.1 在印染废水处理中的应用……………………………….3.2 在食品工业废水处理中的研究与应用………………….3.3 在造纸废水处理中的应用……………………………….3.4 在城市污水处理中的应用……………………………….4 实验………………………………………………………..4.1 主要实验仪器与试剂…………………………………….4.1.1 主要实验仪器……………………………………….4.1.2 实验试剂……………………………………………….4.2 实验准备4.2.1 配置实验废水…………………………………………4.2.2 配置实验试剂…………………………………………4.3 实验步骤与方法……………………………………………4.3.1 测定废水COD值的方法……………………………….4.3.2 COD-Cl-标准曲线的绘制……………………………..4.3.3 实验步骤……………………………………………….5 结论…………………………………………………………..5.1 壳聚糖处理废水实验………………………………………..5.2 丙烯酰胺改性壳聚糖处理废水实验………………………..5.3 壳聚糖与丙烯酰胺改性壳聚糖处理废水实验的总体总结.. 参考文献……………………………………………………………答谢……………………………………………………………….壳聚糖处理氯代有机废水技术研究专业:环境工程姓名:徐茂娟指导老师:刘娟丽摘要本文叙述了壳聚糖的结构、性质,壳聚糖的改性及其应用,及其壳聚糖在水处理中的应用。
壳聚糖和聚丙烯酸复合材料在废水处理中的应用研究引言:随着工业化进程的不断加快,废水排放量大幅增加,面临着严重的环境问题。
因此,寻找高效、经济且环保的废水处理技术变得至关重要。
壳聚糖和聚丙烯酸复合材料作为新型的废水处理材料,具有很大的潜力和应用前景。
本文旨在探讨壳聚糖和聚丙烯酸复合材料在废水处理中的应用研究,并分析其优势和挑战。
1. 壳聚糖和聚丙烯酸复合材料的基本特性壳聚糖是一种环保、生物相容性高的天然聚合物,具有良好的吸附性能和生物可降解性。
聚丙烯酸作为一种合成聚合物,也具有较高的吸附能力和化学稳定性。
将这两者进行复合,可以综合发挥它们的优点,提升废水处理的效果。
2. 壳聚糖和聚丙烯酸复合材料在废水处理中的应用2.1 吸附性能:壳聚糖和聚丙烯酸复合材料在废水处理中具有较高的吸附性能,可以去除废水中的重金属离子、有机物等有害物质。
复合材料表面的活性官能团能够与废水中的污染物发生吸附反应,并迅速将其去除。
2.2 生物可降解性:由于壳聚糖和聚丙烯酸都具有生物可降解性,因此复合材料可以在废水处理后被降解,减少了处理后产生的二次污染。
2.3 抗菌性能:壳聚糖和聚丙烯酸复合材料本身具有一定的抗菌性能,可以抑制废水中的细菌和微生物的生长,保持处理后水质的卫生安全。
3. 壳聚糖和聚丙烯酸复合材料的应用案例3.1 重金属离子去除:研究表明,壳聚糖和聚丙烯酸复合材料能够高效去除废水中的重金属离子,如铜、镉、铅等。
复合材料的吸附容量和吸附速度优于单个材料,可以在短时间内将重金属浓度降低到安全标准以下。
3.2 有机物去除:复合材料对废水中的有机物也具有良好的去除效果。
利用复合材料吸附废水中的有机物,可以减少有机物对环境的污染,提高废水的回用率。
3.3 废水净化:壳聚糖和聚丙烯酸复合材料能够对废水中的微生物和其代谢产物进行降解,从而实现水体的净化处理。
这对于改善水环境、保护生态系统具有重要意义。
4. 复合材料应用的挑战和展望4.1 材料的制备方法:目前,壳聚糖和聚丙烯酸复合材料制备方法尚不成熟,需要进一步研究和改进。
《文献检索与科技论文写作》作业壳聚糖的改性在水处理中的应用进展年级:学院:专业:高分子材料学生姓名:学号:指导教师:提纲0 引言壳聚糖是性能优异、应用广泛且具有开发价值的天然高分子絮凝剂。
虽然在应用中有一些不足,但可以通过物理或化学改性来提高其性能,拓展其应用范围。
本文主要介绍壳聚糖改性后在水处理中的应用进展。
1 壳聚糖的改性在饮用水处理中的应用从对氟离子的吸附及对浊度的降低介绍改性壳聚糖的应用效果;2 壳聚糖的改性在工业废水中的应用2.1 印染废水从对偶氮染料的吸附及对阳离子染料的吸附介绍改性壳聚糖的应用;2.2 重金属离子主要从对铜离子、对镍离子的吸附;对UO22+、Th4+的吸附及对Cr(VI)的吸附,来介绍改性壳聚糖的应用;2.3 造纸废水主要介绍接枝改性壳聚糖和壳聚糖微球对造纸废水的处理效果;3 壳聚糖的改性在城市污水和海水中的应用主要介绍改性壳聚糖对SS、浊度、BOD5及COD等的处理效果;4 结语与展望介绍目前的改性研究情况及未来研究的方向。
5 参考文献壳聚糖的改性在水处理中的应用进展--------郑州大学材料科学与工程学院14级高分子材料专业马舒颜摘要:本文阐述了壳聚糖絮凝剂改性后在水处理方面的应用进展,着重说明其在重金属离子处理、印染废水处理中的应用。
壳聚糖絮凝剂在水处理中应用极广,环境友好,从可持续发展角度来看有着巨大的发展潜力和研究意义。
关键词:壳聚糖的改性絮凝水处理0 引言水是人类生存最基本的需求,传统的水处理剂会在水中有残留,对人体健康及环境造成危害。
因此,兼具环境友好、可再生、来源广泛的绿色水处理剂备受关注。
而壳聚糖就是性能最为优异的的天然高分子材料之一。
壳聚糖是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的,又称脱乙酰甲壳素,一般而言,甲壳素的N-乙酰基脱去55%以上就可称为壳聚糖,其分子式为(C6H11NO4)N。
壳聚糖结构中含有大量活泼的氨基和羟基,在酸性溶液中能形成阳离子型聚电解质,有良好的絮凝作用;且可通过表面侵蚀、酶降解、溶解等多种降解方式进行可控性降解,无毒副作用;同时还具有很好的生物相容性、吸附性、吸湿性、成膜性、抵抗免疫反应性和抗菌性等,广泛应用于造纸、纺织、制革、工业废水处理;在医药、食品保健品等领域也发挥着巨大的作用。
壳聚糖的改性及其在造纸废水中的应用壳聚糖的改性及其在造纸废水中的应用引言:近年来,随着工业化进程的不断推进,我们面临着严峻的水资源短缺和环境污染问题。
造纸行业作为重要的水污染源之一,面临着废水处理的压力。
因此,寻求一种高效、环保的废水处理方法,对于改善造纸行业的环境问题具有重要意义。
壳聚糖作为一种天然的改性材料,具有广泛的应用前景。
本文将深入探讨壳聚糖的改性和其在造纸废水中的应用。
一、壳聚糖的特性与改性方法1. 壳聚糖的特性:壳聚糖是壳类动物外壳中提取得到的一种天然多糖,具有天然、可再生、生物可降解等优点。
其分子结构中含有大量的氨基和羟基,使其具有很强的阳离子吸附能力。
2.壳聚糖的改性方法:改性可以大大增强壳聚糖在废水处理中的吸附性能和稳定性。
常见的壳聚糖改性方法包括烷基化、羟乙基化、硫酸化等。
其中,硫酸化改性是一种常见且效果显著的方法,通过硫酸对壳聚糖的处理,使其带负电荷,增强其对废水中阳离子的吸附能力。
二、壳聚糖在造纸废水中的应用1. 壳聚糖对造纸废水中色度物质的去除:色度物质是造纸废水中的主要污染物之一,其存在不仅污染水质,还会危害水体生物。
研究表明,壳聚糖在去除色度物质方面具有良好的效果。
通过调整壳聚糖的质量浓度、pH值等条件,可以实现对色度物质的去除。
2. 壳聚糖对造纸废水中重金属离子的吸附:造纸废水中富含大量的重金属离子,其中包括铜、镍、铅等有害物质。
壳聚糖作为一种优良的吸附材料,具有较高的吸附能力,可以有效地去除废水中的重金属离子。
3. 壳聚糖对造纸废水中悬浮颗粒的沉降:造纸废水中悬浮颗粒的去除是废水处理的关键环节之一。
研究发现,壳聚糖具有优异的絮凝性能,可以促进废水中悬浮颗粒的沉降,从而达到去除悬浮物的效果。
结论:壳聚糖作为一种天然的改性材料,在造纸废水处理中展现出良好的应用潜力。
通过改性处理,壳聚糖可以获得更好的吸附性能和结构稳定性,从而实现对废水中污染物的高效去除。
然而,在实际应用中,壳聚糖的应用还面临一些挑战,比如合适的改性方法选择、设备的优化设计等。
壳聚糖在水处理中的应用研究进展水资源是人类生存、发展不可或缺的重要资源,然而随着人口增长、工业化进程加速,水污染问题日益严重,给人类社会和自然环境带来巨大的威胁。
因此,研究和开发高效、环保的水处理技术成为全球范围内的热点和迫切需求。
壳聚糖,是一种天然的生物高分子材料,因其具有良好的生物相容性、可降解性和环境友好性而备受研究者的关注。
近年来,壳聚糖在水处理中的应用研究取得了一系列的进展,不仅在水污染物吸附、膜分离、净水技术等方面发挥着重要作用,同时也为解决水资源紧缺和水污染问题提供了新的解决途径。
首先,壳聚糖在水处理中的应用研究主要集中在吸附污染物方面。
壳聚糖具有丰富的氨基、羟基等官能团,可以与水中的重金属离子、有机物质等形成氢键、静电作用等吸附机制,从水中高效去除污染物。
研究表明,壳聚糖基材料可以选择性地吸附重金属离子,如铜、铅、镍等,同时对其它有益元素如钙、镁等无明显吸附作用,为净化水质提供了新的途径。
此外,壳聚糖也可以通过改性处理,提高其吸附性能和选择性,更好地应对水中复杂污染物的去除需求。
其次,壳聚糖在膜分离领域也取得了显著的研究进展。
通过将壳聚糖组装成膜状结构,利用其孔隙结构和表面特性,实现对水中微量污染物的高效分离和浓缩。
研究人员发现,壳聚糖膜具有较高的分离性能和抗污染能力,可以有效去除溶解性有机物、颗粒物等水污染物,为水处理领域的应用提供了新的技术手段。
此外,壳聚糖膜还可以通过改性处理,如交联、共混等方法,进一步提高其分离性能和稳定性,延长使用寿命。
另外,壳聚糖在净水技术方面也有着广阔的应用前景。
目前,工业废水和生活污水中的微量有机污染物成为严重的环境问题,对人类健康和自然生态造成潜在威胁。
壳聚糖通过改性处理后可制备成高效的吸附剂、催化剂等净水材料,可以有效去除水中的有机物质、重金属离子等污染物,提高水的净化效果。
此外,壳聚糖还可以与其他材料进行复合,如纳米材料、金属氧化物等,形成新型的复合材料,进一步提高净水材料的吸附和分解性能。
壳聚糖絮凝剂在水处理中的应用研究进展摘要:随着经济的增长以及人们对物质文化追求的日益增加,我国工业的迅速发展,纺织产业、染整行业等规模不断扩大,工业废水污染日趋加剧,所以加强废水污染治理的工作十分紧迫。
本文将通过对我国在废水治理中使用的主要药剂材料和存在的问题进行分析,进而探讨壳聚糖作为絮凝剂在水处理中的应用。
关键词:壳聚糖;絮凝剂;废水处理;进展1前言壳聚糖对许多物质具有吸附作用,可以用于污水絮凝的处理,达到普通絮凝剂的效果。
采用丙烯酰胺改性壳聚糖,经改良后的改性壳聚糖比壳聚糖本身表面结构更加粗糙,对于吸附架桥能力有较大提升,对污水中小颗粒的絮凝作用大大提高。
2目前我国在废水治理中使用的主要药剂材料和存在的问题2.1无机纳米材料目前使用最广泛的废水处理的药剂是纳米固载材料,它相对于传统的重金属材料,具有重复利用性高、水体环境下分子存在稳定、对水体污染物的吸收性好等优点,因此,在废水处理中受到了极大的应用和推广。
纳米材料在废水处理技术上的应用仍然也存在着一定的问题。
譬如纳米粒子在吸收污染物的过程中同时也会释放出有毒离子,对水体环境造成二次伤害和污染,甚至对生物及环境的安全性都有巨大的影响和危害。
2.2有机合成的高分子材料这种材料的主要作用是作为一种絮凝剂的存在,并通过各种各样的形式对水体中的目标污染物进行获取和捕捉,这些高分子由小到大的进行聚集,产生强烈的重力作用,逐渐下沉。
而分子当中携带污染物的絮体则从水体中脱落出来,使污染物很容易的进行分离与去除。
但是,虽然这种絮凝剂有着很好的去除效果,仍然存在着一定的不足和缺点,例如,有机分子形成的絮凝剂难以降解、个体分子携带生物毒性和污染的概率较高。
2.3天然高分子材料这种材料的最大优点是成本低廉,对于工厂节省开支,降低废水处理费用具有很大的优势和好处,因此受到了工厂的普遍青睐。
目前常用的天然吸附污染物材料有纤维素及其衍生物、壳聚糖以及腐殖酸等。
壳聚糖的特点是在酸性溶液中可溶解,其他条件不溶于水,并且对于重金属产生一定的亲和力,对水体中的半径较大的重金属污染物具有选择性的吸附作用。
壳聚糖在水处理上的改性及应用摘要:壳聚糖作为一种来源广泛的无毒无害的高分子聚合物,因其在酸性溶液中其氨基可结合H+,是一种典型的阳离子聚电解质,能够吸附絮凝废水中有机物,同时其氨基还能鳌合去除许多重金属离子,是一种优良的水处理剂。
本文介绍了它在水处理中的研究和应用情况。
关键词:壳聚糖;水处理;改性;应用1 简介壳聚糖(Chitosan,简称CTS)是甲壳素脱乙酰化产物,广泛存在于虾、蟹和昆虫外壳及藻类、菌类细胞壁中,年产量仅次于纤维素,为第二大天然高分子聚合物,是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖,是由β-(1,4)-2-乙酰胺基-D-葡糖单元和β-(1,4)-2-氨基-D-葡糖单元组成的共聚物,具有安全无毒性、成膜性和抑菌性等,广泛用于农业、环保、医药、化妆品等领域。
随着我国经济的迅速发展,人口的增加,人民生活水平的逐步提高,工业化和城市化步伐的加快,用水量急剧增加,污水排放量也相应增加,加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染,使地表水,尤其是城市河流水水质逐年变差,水质恶化失去了水源水的利用价值。
为保证水资源的可持续利用,解决水环境污染问题,国内外在水处理方面做了大量工作,开发了多种水处理工艺,如生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法和污水生态处理技术等[1]。
其中以壳聚糖为主体而研发出的一系列方法以其处理效率高、经济、简便的特点成为世界各国普遍使用的一种水质处理技术,而且处理水的种类也很多。
本文就壳聚糖于近几年在水处理方面的改性及应用研究进展作一个小综述。
2 壳聚糖水处理原理壳聚糖分子链中含有丰富的氨基和羟基,使其能与水中的金属离子螯合,从而对其进行吸附。
此外,壳聚糖在酸性溶液中会形成聚阳离子电解质,显示出良好的絮凝性能,并能实现对水溶性有机污染物的脱除。
3 放射性水污染处理壳聚糖是自然界存在的唯一碱性多糖,最终降解成水,二氧化碳等,而且无毒害,对环境非常友好。
基于壳聚糖具有絮凝、吸附及无二次污染等综合性能。
因此壳聚糖已经成为放射性水处理研究的焦点。
但是壳聚糖也有不足之处,如在污水处理后不易于回收再利用。
因此将具有磁响应性的Fe3O4和壳聚糖复合制备出磁性壳聚糖微球,这使得壳聚糖在水处理方面更加有前景[2]。
目前制备磁性壳聚糖主要有两类方法,一是两步法:即先合成Fe3O4纳米颗粒,再以Fe3O4为核,用壳聚糖包裹;二是以壳聚糖微球为核,将Fe2+,Fe3+离子的形式渗入壳聚糖微球,再于碱性条件下原位合成。
其中,合成Fe3O4纳米颗粒的方法主要有:共沉淀法、水热法、微乳液法、离子组装法;制备磁性壳聚糖微球的方法主要有:沉淀法、反相悬浮交联法、高压静电法、喷雾干燥法。
壳聚糖磁性微球对于金属离子的吸附主要是通过利用壳聚糖分子链上的氨基与金属离子发生的螯合作用。
金玉仁等[3]研究了磁性壳聚糖对三价锕系和镧系元素(锕系元素具有放射性,镧系元素一般不具有放射性,但其部分同位素具有放射性)的吸附性能发现:磁性壳聚糖在硝酸介质中稳定,介质的pH>2时,磁性壳聚糖对金属离子有明显的吸附作用,在pH>5时磁性壳聚糖对锕系和镧系元素的吸附率达到95%到99%。
磁性壳聚糖吸附金属离子的顺序是Am(III)>Cm(III) >Eu(III)>Tm(III)。
磁性壳聚糖在吸附金属离子时可在45 s内达到吸附平衡。
为了进一步提高壳聚糖磁性微球对金属离子的吸附能力,人们通过化学改性手段增强磁性壳聚糖链上螯合基团的含量。
周利民[4]等采用乙二胺改性壳聚糖磁性微球(EMCS),考察了其对水溶液中Hg2+和UO22+吸附性能。
结果表明,pH 同时影响铀离子的存在形态和吸附剂的表面电荷。
当pH<2.5时,铀离子主要以UO22+的形式存在,EMCS表面由于氨基质子化而带正电,与UO22+阳离子产生电荷排斥,不利于UO22+吸附,因此EMCS对UO22+几乎无吸附;当2.5<pH<5时,铀离子以UO22+和UO2(OH)+为主要存在形态,吸附量随pH逐渐增大;当pH>5时,吸附容量随pH升高迅速增加。
EMCS可用1mol·L-1H2SO4再生,对UO22+脱附率92.7%,用2 mol·L-1HC1脱附,脱附率为91.2%,而且EMCS重复使用5次后,对UO22+的饱和吸附容量仅约下降10%,说明EMCS有良好的重复使用性。
Koji等[5]用苯基砷酸改性壳聚糖树脂,改性壳聚糖树脂对于微量铀的有较好的富集能力,特别是在pH为4~8时对U(VI)的吸收率几乎100%。
并且在用3,4-二羟基苯甲酸改性壳聚糖树脂(CCTS-DHBA)时,CCTS-DHBA对UO22+的螯合吸收能力高达330 mg·g-1,甚至碱性或者富含碱土元素阳离子时CCTS-DHBA对铀的回收效果仍然显著。
因此CCTS-DHBA对多种水体,如自来水中,河水中和海水中对微量铀的吸附和富集效果好,回收率到达97.9%~100%。
并且上述改性壳聚糖吸附UO22+后用浓度为1 mol·L-1的硝酸很容易分离。
4 工业废水处理工业废水含有多种污染物,包括无机污染物重金属阳离子、部分阴离子及有机污染物等,其中的有些污染物不仅具有致癌作用,还会引起神经中毒、代谢紊乱和肝脏中毒等,废水净化已成为十分重要的问题,研究发现在处理废水中的有机污染时,介孔分子筛(MCM)负载壳聚糖对此有很好的吸附效果[6]。
Ilhan等[7]研究了壳聚糖和MCM-壳聚糖分别对印染工业废水中产生的有机污染物偶氮染料橙黄II(O-II)、活性艳蓝(RB5)和结晶紫(CV)的吸附情况。
O-II只能在高温条件下被吸附,而且MCM-壳聚糖去除O-II的能力大于壳聚糖;CV在低温下才能较好的被吸附,MCM-壳聚糖对CV的吸附能力小于壳聚糖,MCM-壳聚糖对RB5的吸附能力大于壳聚糖,总之,MCM-壳聚糖在酸性环境中吸附有机染料的能力明显强于壳聚糖。
5 偶氮类废水处理韩春玉[8]等用氯化铜和壳聚糖合成了一种新的物质壳聚糖-铜(Ⅱ),热重分析结果显示为新物质,并具有很好的活性。
对其进行偶氮类废水处理实验,在pH 在8~9,壳聚糖-铜(Ⅱ)的加入量为12 g·L-1,进行3 min的快速搅拌和10 min的慢速搅拌,沉降30 min的最佳条件下,废水的色度、浊度、COD的去除率能达到95%以上,说明此种壳聚糖-铜(Ⅱ)是偶氮类废水很好的处理剂,为新型废水处理剂的开发提供了一种新的途径。
6 食品加工水处理以壳聚糖为主体制备的天然有机高分子絮凝剂分子中含有酰胺基及氨基、羟基,因此具有絮凝吸附等功能。
作为线性聚胺,壳聚糖在酸性介质中溶解后,随着氨基的质子化表现出阳离子聚电解质的性质,不仅对重金属具有螯合的吸附作用,还可有效吸附水中带负电荷微细颗粒,因此在电镀废水、印染废水、重金属废水和给水净化等方面应用广泛。
更重要的是,壳聚糖可降解性好,使用过程中不会造成二次污染,因此被广泛用于食品加工水的处理,可使各种食品加工废水固形物减少70%~98%[9]。
张轶等[10]采用反向悬浮交联法制备得到磁性壳聚糖微球,用扫描电镜对其进行形貌观察,并研究了该微球对马铃薯淀粉废水中蛋白的吸附效果。
结果表明:合成的磁性微球外表呈球形,粒径为20-50 μm;当马铃薯淀粉废水中磁性壳聚糖用量为2 mg·ml-1(磁性壳聚糖微球:马铃薯蛋白=4:1),吸附时间为30 min,温度为45,pH为7.0时,吸附率最高,达到80%。
该研究为马铃薯淀粉废水的综合处理开辟了新的途径。
7 饮用水处理叶霞等[11]以壳聚糖与硫酸铝为原料,制备成的复合絮凝剂具有絮体形成迅速、矾花大、易分离等特点,同时减轻了铝在环境中的二次污染,对城市景观水的处理效果好。
复合絮凝剂不但可以克服单独使用某一絮凝剂时出现的絮凝效果差、成本高、出水水质差、效率低等不足,而且可以减少处理后水中的某些二次污染物质,减少铝、铁等有害金属离子对人体的危害。
因此,高分子复合絮凝剂,特别是天然高分子复合絮凝剂的应用,对饮用水处理是最佳的选择。
8 造纸废水处理龙柱[12]利用自制的聚合氯化铝-有机高分子复合物(PACP)对漂白麦草浆的留着效果进行了研究。
结果表明:PACP对提高漂白麦草浆的留着效果有较好的促进作用;在相同条件或相同用量下,PACP的助留效果优于聚合氯化铝;PACP 与两性淀粉协同作用有助于进一步提高漂白麦草浆的一次留着率。
使用PACP处理造纸综合废水,出水剩余浊度2 NTU,色度和COD Cr去除率分别为90%和80%,而相同条件下用PAC处理后出水剩余浊度7 NTU,色度和COD Cr去除率为79%和61%。
PACP处理造纸废水效果明显。
8 果汁澄清水处理作为天然存在的唯一的碱性多糖,壳聚糖与酸或酸性化合物结合后,成为聚阳离子电解质,可与溶液中存在的带负电荷的蛋白质、纤维素、果胶相互作用而将它们絮凝下来,壳聚糖分子中的乙酰基可通过氢键吸附果汁中的某些酚类化合物[13]。
使用壳聚糖作为澄清剂的生产成本较低。
海洪等[14]在经过对壳聚糖处理后的菠萝果汁的主要成分进行分析后发现,果汁中的总可溶性固形物、还原糖、Vc含量基本没有变化,果胶已被除去,蛋白质的含量有所降低。
这表明壳聚糖对菠萝果汁的澄清过程对果汁的营养成分影响不大,只是通过电荷吸附和絮凝作用去除了导致果汁浑浊产生沉淀的果胶、部分蛋白质等物质。
实验还研究了壳聚糖澄清菠萝压榨果汁的最优条件为:用脱乙酰度90%的壳聚糖,加入量0.6g/L,然后原果汁于40℃保温30分钟,果汁pH 为自然pH值,制得的清汁透光率达到98%;贮藏实验结果表明低温有利于清汁的贮藏稳定,常温下整个实验贮藏期间果汁透光率都大于90%。
由此可见,壳聚糖是一种良好的菠萝果汁澄清剂。
9 前景与展望壳聚糖因具良好的成膜、絮凝、吸附、抗菌、螯合等特性,在各类水处理和污泥处理中显示出其优越的性能,最大的优点是可生物降解,用它作絮凝剂不带来二次污染,因此,它的开发研制有明显的增长势头。
我国壳聚糖的资源极为丰富,探索其在水处理中的应用技术、开发水处理或污泥处理的絮凝剂系列产品,如:壳聚糖改性的不断深人,壳聚糖及其衍生物的进一步研究与开发利用,其应用前景更为广阔。
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