壳聚糖在水处理和饮用水净化方面的应用_梅纳新

壳聚糖在水处理和饮用水净化方面的应用梅纳新(郑州幼儿师范学校,河南郑州450000)摘要介绍了壳聚糖对水中重金属离子、有机污染物等的去除作用,综述了壳聚糖在废水处理和饮用水净化方面的应用情况。关键词壳聚糖;废水处理;饮用水净化中图分类号X703文献标识码A文章编号0517-6611(2009)33-16502-02ApplicationofChitosaninWaterTreatmentandPurificationofDrinkingWaterMEINa-xin(ZhengzhouMiddleKindergartenNormalSchool,Zhengzhou,Henan450000)AbstractTheremovaleffectsofchitosanonheavymetalionsandorganicpollutantsinwaterwereintroduced,andtheapplicationofchitosaninwastewatertreatmentandpurificationofdrinkingwaterwassummarized.KeywordsChitosan;Wastewatertreatment;Purificationofdrinkingwater作者简介梅纳新(1968-),女,河南郑州人,高级讲师,从事科学教育学的教学与研究工作。收稿日期2009-07-21甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素的第二大天然有机高分子化合物。每年生物合成的甲壳素达109t,全世界每年水产加工后的甲壳素废弃物超过1.4×106t。我国甲壳素资源丰富,如何充分利用这一宝贵的自然资源,长期以来一直是人们深入研究的课题。用氢氧化钠溶液对甲壳素进行多次脱乙酰化处理,可得到壳聚糖。壳聚糖[又称几丁质、脱乙酰壳多糖,学名为β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖]是一种半透明的片状或粉末状固体,呈白色或灰白色,略带珍珠光泽,化学性质较活泼,具有无毒、无味、耐碱、耐热、耐腐蚀、易生物降解、不溶于水和碱溶液、可溶于大多数稀酸(如盐酸、醋酸)等特点。目前,日本、美国等国家已将甲壳素/壳聚糖应用于农业、印染、医疗、医药、化妆品及保健品、食品添加剂、重金属回收等诸多领域中,并制成了许多商品化产品,如植物活化剂、生物反应器、固定化酶载体及膜分离材料等。近年来,我国对甲壳素的研究与开发活动也较活跃,1996年10月中国化学会在大连召开了第1届甲壳素化学与应用研讨会,1998年7月在浙江玉环县召集了甲壳素专家论坛报告会,并正式成立中国化学会甲壳素研究会筹备会,以后分别召开了第2届(1999年,武汉大学)、第3届(2001年,浙江玉环县)、第4届(2004年,广西北海)、第5届(2006年,南京)、第6届(2008年,青岛)甲壳素学术研讨会。这些活动推动了我国甲壳素/壳聚糖的研究和相关技术的发展。壳聚糖及其衍生物对重金属、某些有机物具有吸附作用,是一种天然的高分子絮凝剂且具有抑菌、杀菌等作用,在饮料絮凝及水处理中具有重要作用。1对重金属离子的吸附壳聚糖分子中存在氨基、羟基(每个单元均含有1个氨基),可对多种金属离子进行螯合,因而能有效吸附或捕集溶液中的金属离子,对有毒金属离子的去除具有积极作用。KawamuraY曾对壳聚糖吸附Hg(Ⅱ)的特性进行了较深入的研究,结果发现,壳聚糖吸附Hg(Ⅱ)的量比目前使用的去除Hg(Ⅱ)的最佳UR-120H螯合树脂高1.4倍[1];但壳聚糖存在适用范围窄、易流失、非多孔性等缺点。近年来,国内外学者曾对壳聚糖进行化学改性,通过酰化、羧甲基化、醚化、卤化、接枝和希夫碱等多种化学反应,使之生成一系列壳聚糖衍生物。1992年,Dobetti等合成了N-羧甲基壳聚糖,并研究了温度、酸度对其吸附Cu(Ⅱ)性能的影响[2];汪玉庭等合成了4种新型壳聚糖冠醚,这4种吸附剂对Pd(Ⅱ)均具有良好的吸附性能,并能在Cu(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)共存的条件下选择吸附Pd(Ⅱ),这为重金属离子Pd(Ⅱ)的分离、富集、回收提供了条件[3]。曲荣君等用聚乙二醇双缩水甘油醚交联壳聚糖,用所得产物分别对Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)进行吸附,发现其对3种物质的静态吸附量较未交联的壳聚糖有所降低,但其对Cu(Ⅱ)的吸附速度很快,使壳聚糖不易流失且易再生[4]。电镀工业废水中含有的Cr(Ⅵ)具有很高的毒性,已被确认为致癌物质。利用天然高分子材料壳聚糖作为Cr(Ⅵ)的捕集剂,能够有效地分离出这些金属离子;在电解液中,用脱乙酰度66%的壳聚糖去除锡,当锡的浓度为20～40mg/L,壳聚糖和电解质的摩尔比为1.14∶1.00时,锡的去除率达99.9%。壳聚糖也可吸附某些无机盐。GuibalE的研究表明,用甲醛、戊二醛交联的壳聚糖吸附剂处理印度的高氟地下水,