巯基乙酰壳聚糖制备条件的优化及其絮凝性能_张翠玲

OptimizationofthepreparationconditionsofmercaptoacetylchitosananditsflocculatingcapacityZhangCuiling1，2，ChangQing1，2，HuangDan1（1.SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China；2.EngineeringResearchCenterforColdandAridRegionsWaterResourceComprehensiveUtilization，MinistryofEducation，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China）巯基乙酰壳聚糖制备条件的优化及其絮凝性能张翠玲1，2，常青1，2，黄丹1（1.兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州730070；2.兰州交通大学寒区旱区水资源综合利用教育部工程研究中心，甘肃兰州730070）［摘要］通过正交试验研究了巯基乙酰壳聚糖（MAC）的最佳制备条件，探讨了MAC捕集重金属离子的机理，研究了pH、浊度对MAC除铜效果的影响，并对MAC去除重金属离子Cu2+、Cd2+、Ni2+的效果进行了对比。结果表明：制备MAC的最佳条件为：m（壳聚糖）∶m（巯基乙酸）为1∶2，pH为5.0，反应时间为3.5h；水样浊度对铜离子的去除有促进作用；优化条件下，MAC对重金属离子的选择性顺序为Cd2+>Cu2+>Ni2+。［关键词］高分子重金属絮凝剂；壳聚糖；巯基乙酸；重金属；絮凝［中图分类号］X703［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）08-0040-03Abstract：Theoptimizationofthepreparationconditionsofmercaptoacetylchitosan（MAC）hasbeenstudiedbyus-ingthemethodoftheorthogonalexperiment，andthetrappingmechanismofremovingheavymetalshasbeendis-cussed.TheeffectsofpHandturbidityontheremovalofCu2+isstudied.TheremovalsofCu2+，Cd2+andNi2+，arecontrasted.Theresultsshowthattheoptimalpreparationconditionsareasfollows：m（chitosan）∶m（mercaptoaceticacid）is1∶2，pHis5.0，andreactiontimeis3.5h.TurbidityhaspromotingeffectontheremovalofCu2+.Underoptimumconditions，theselectivityorderofMACforthesethreekindsofheavymetalionsisCd2+>Cu2+>Ni2+.Keywords：macromoleculeheavymetalflocculant；chitosan；mercaptoaceticacid；heavymetal；flocculation［基金项目］国家自然科学基金项目（20377020）；甘肃省水环境科学与工程创新梯队（2006-07）随着工业的发展，含重金属离子废水的产生量越来越大，重金属离子已成为最常见的污染物之一。由于多数重金属离子能通过生物链富集危害生物及人体健康，国内外对废水中重金属离子的排放要求越来越严格。在处理废水中重金属离子的众多方法中，絮凝沉淀法是目前去除重金属离子的主要方法之一，而以淀粉、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺等高分子絮凝剂为基础，通过在其高分子链上引入重金属离子强配位基团得到的新型絮凝剂———高分子重金属絮凝剂是絮凝沉淀法研究的一个热点〔1-3〕。此类絮凝剂的吸附架桥或电中和絮凝作用可以降低水中致浊物质含量，而高分子上配位基团的配位及螯合作用可去除水中溶解态的重金属离子，正因为如此，此类絮凝剂在絮凝沉淀的预处理中能起到减小后续过程离子交换、吸附、溶剂提取、反渗透、超滤等单元操作的负荷，效果理想时可以省去后续单元操作，使处理流程大为简化。因此如何制备高效价廉的高分子重金属絮凝剂是絮凝沉淀研究的重点。壳聚糖作为一种天然高分子絮凝剂，具有产量高、价格低、能生物降解、无毒、不产生二次污染等诸多优点，笔者所在课题组通过酰胺化反应将重金属离子的强配位基———巯基引入壳聚糖，制得了高分子重金属絮凝剂巯基乙酰壳聚糖（MAC），并对MAC的