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甲壳素∕壳聚糖及衍生物在水处理中的应用 摘要： 甲壳素具吸附及螯合性，可以和重金属离子形成错合物，再加上其生物可分解特性，不致于造成二次公害，因此为一良好的环境友好型本文主要介绍了研究进展。 甲壳质是1811年由法国学者布拉克诺(Braconno)发现，1823年由欧吉尔(odier)从甲壳动物外壳中提取，并命名为CHITIN，译名为几丁质。外观及性质：淡米黄色至白色，溶于浓盐酸/磷酸/硫酸/乙酸,不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水。甲壳质的脱乙酰基衍生物(Chitosan derivatives)可溶于水。甲壳素具有抗癌抑制癌、瘤细胞转移，提高人体免疫力及护肝解毒作用。尤其适用于糖尿病、肝肾病、高血压、肥胖等症，有利于预防癌细胞病变和辅助放化疗治疗肿瘤疾病。因此,甲壳素/壳聚糖越来越多地被国内外研究者所重视,对它的研究也日益深入,现在,甲壳素/壳聚糖的应用领域已覆盖环保、食品、生物医用材料、生物农药等诸多方面。1，4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，是线型多糖类聚合物，简称为N-乙酰-D-葡糖胺。 1、壳聚糖的制备 壳聚糖是许多低等动物,特别是节肢类动物(如昆虫、甲壳类动物等)外壳的主要成分,主要以无机盐及蛋白质结合形式存在.但其中尤以虾蟹壳中含量最高，因此通常以是虾蟹壳为原料。 （1）传统工艺[1] 以虾蟹壳为原料，常温下用稀释盐酸分解无机盐，用稀碱脱除蛋白质得甲壳素，甲壳素再经浓碱脱乙酰基得壳聚糖。其简易流程如下： 虾蟹壳——清洗、去杂质、烘干（加稀HCL）——脱无机盐（加稀NaOH）——脱蛋白质（加浓NaOH）——脱乙酰基——烘干得壳聚糖 壳聚糖的主要质量指标是粘度及胺基含量，在制备壳聚糖过程中，用稀盐酸分解虾蟹壳无机盐的同时，壳聚堂的链也会发生不同程度的水解作用，因此在分解无机盐的过程中盐酸的浓度、处理时间及温度对壳聚糖制品的粘度、胺基含量均有影响。壳聚糖的粘度通常随着盐酸浓度的增加、反应时间的延长而降低。因此为了获得较高粘度及胺基含量的壳聚糖制品，通常控制盐酸浓度为5%—10%，温度控制在25℃左右，尽量缩短反应时间。 （2）微波工艺[2] 研究表明，用微波辐射处理可以大大提高甲壳素的反应活性,从而大幅度缩短了碱液处理时间。这种方法的小试工艺如下：取15克磨细的甲壳素，与150克50%NaOH溶液混匀，将混合物置于250毫升锥形瓶中，把锥形瓶放入微波炉内，处理10分钟，混合物开始沸腾，接着冷却锥形瓶，在室温放置过夜，用水洗涤至中性，即得无色的产品，这种产品可完全溶解在2%乙酸中。 用壳聚糖处理水的机理 壳聚糖呈白色或灰白色，略带珍珠光泽，是一种半透明的片固体。不溶于水和碱溶液，可溶于很多稀酸，如：盐酸、硝酸、甲酸、乙酸、苯甲酸等。尚可溶于0.5%磷酸,在室温不溶于任何浓度的硫酸.不溶于普通的有机溶机,但可溶于酸化的多元醇。[3] 壳聚糖是直链型的高分子聚合物，由于分子中存在游离氨基，在稀酸溶液中被质子化，从而使壳聚糖分子链上带上大量正电荷，成为一种典型的阳离子絮凝剂。其絮凝机理主要是： ①桥联作用：絮凝分子借助离子键、氢键同时 结合了多个颗粒分子，因而起到“中间桥梁”的作用，把这些颗粒联结在一起从而使之形成网状结构沉淀下来； ②电中和作用：水中的胶粒一般带负电荷，当带有正电荷的链状生物大分子絮凝剂靠近胶粒时，中和其表面上的部分电荷，使胶粒脱稳，相互之间发生碰撞而沉淀； ③基团反应：絮凝剂大分子中的某些活性基团与被絮凝物质相应的基团发生化学反应，聚集成大分子而沉淀下来。壳聚糖作为絮凝剂与其他合成高分子絮凝剂相比，更易被环境中的微生物降解，不会产生二次污染。 壳聚糖是线性的高分子聚合物，分子链上分布着大量的游离氨基，在稀酸溶液中质子化，从而使壳聚糖分子链带上大量的正电荷，成为一种聚电解质，是一种典型的阳离子混凝剂，其混凝机理是它可以同时发挥电中和凝聚及粘结架桥絮凝的双重作用，即高分子链上阳离子活性基团与带负电荷的胶体微粒相互吸引，降低及中和了胶体微粒的表面电荷，同时压缩了胶体微粒的扩散后而使胶体微粒凝聚脱稳，并借助于高分子的粘结架桥作用而产生絮凝作用。由于壳聚糖结构上的特殊性，具有离子交换、螯合等作用，对很多重金属离子都有很好的螯合作用。 因此，壳聚糖在污水处理中得到广泛研究与应用。[4] 壳聚糖在污水处理中的应用 （1）处理垃圾渗滤液 垃圾渗滤液含有大量的有机物、重金属、色深、臭味难闻，处理起来工艺环节多，复杂难度很大，壳聚糖处理垃圾渗滤液工艺流程简单，易操作，但是成本很高目前还不能广泛应用于生产中。北京市政设计院认为壳聚糖可用于中浊度水质的净化处理，用量少，效果好，蒋挺大等人对长江水作了澄清试验，取得了满意的效果。 （2）处理染料废水 壳聚糖磁性微球还