壳聚糖絮凝性能及其在微污染源水中的应用研究

第44卷第4期2015年4月应用化工AppliedChemicalIndust~Vol|44No．4Apr．2015驴痧驴痧专论与综述壳聚糖絮凝性能及其在微污染源水中的应用研究仲米贵，王郑(南京林业大学土木工程学院，江苏南京210037)摘要：介绍了壳聚糖的化学结构和性质，探讨了其絮凝机理，总结了壳聚糖在微污染源水处理中的应用研究现状，并为壳聚糖絮凝剂的进一步研究提出意见和建议。关键词：壳聚糖；絮凝；微污染源水中图分类号．TQ031．2；TQ031．5；TQ035文献标识码：A文章编号：1671—3206(2015)04—0702—05Theflocculationeficiencyofchitosananditsapplicationresearchinmicro-pollutedsourcewaterZHONGMi—gui，WANGZheng(SchoolofCivilEngineering，NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，China)Abstract：Thechemicalstructureandpropertiesofchitosanwereintroduced，anddiscussesitsflocculationmechanism，summarizestheapplicationresearchsituationofchitosaninmicropollutedsourcewatertreat—ment．Finally，itprovideopinionsandsuggestionsforthefurtherstudyofchitosanflocculant．Keywords：chitosan；flocculation；micro—pollutedsourcewater壳聚糖是甲壳素经过脱乙酰基而得到的一种天然阳离子多糖，在酸性溶液中具有良好的絮凝性能。甲壳素来源广泛，天然，无毒，可生物降解，对环境友好，是自然界中含量仅次于纤维素的第2类天然高分子化合物。传统饮用水处理方法使用的絮凝剂多为铝盐或铁盐等无机絮凝剂，由于源水污染日益严重，饮用水要求越来越高，所需投人的絮凝剂的量也越来越多，增加了处理成本和出水中残余铝含量，絮凝后产生更多的含金属污泥，增加了后续处理工艺的负荷。因此，研究开发了聚丙烯酰胺(PAM)等有机合成高分子絮凝剂来克服无机絮凝剂的缺点。PAM具有受pH影响较小，生成絮体大，产泥量少等优点，但其单体AM的极强毒性极大的限制了PAM在饮用水处理中的应用，日本和美国等发达国家已禁止PAM在饮用水处理中使用。壳聚糖因其天然，无毒，来源广泛和安全性在给水及饮用水处理中显示了独特的优越性，在水处理领域越来越受到重视，是一种很有开发价值的絮凝剂。本文介绍了壳聚糖的化学结构和性质，探讨了其絮凝机理，总结了壳聚糖在微污染源水处理中的应用研究现状，并为壳聚糖絮凝剂的进一步研究提出意见和建议。1壳聚糖化学结构及性质壳聚糖(CTS)是甲壳素Ⅳ．脱乙酰基的产物。通常，用氢氧化钠对甲壳素进行多次脱乙酰化处理，脱乙酰度在55％以上的产物称为壳聚糖，故壳聚糖又名脱乙酰甲壳素。壳聚糖的分子量一般在几千至几百万之间，是一种白色无定形、半透明、略有珍珠光泽的固体，不溶于水、碱和稀硫酸，可溶于稀的硝酸、盐酸等无机酸和大多数有机酸⋯。甲壳素和壳聚糖的化学结构见图l。从分子结构可以看出，壳聚糖含有丰富的羟基和氨基，既可以在羟基上发生酯化反应生成酯，也可以在氨基上发生Ⅳ．酰化反应生成酰胺，具有与Cu、Mn等重金属离子螯合的能力，可以富集这些重金属离子。这两种活性基团的存在使壳聚糖性质比较活泼，可进行不同类型的反应。壳聚糖作为易于降解的链状天然高分子材料已在化妆品、纺织、印染、收稿日期：2015-01—12修改稿日期：2015-02-04基金项目：江苏省高校自然科学基础研究项目资助(12KJB560004)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)作者简介：仲米贵(1993一)，男，安徽蚌埠人，南京林业大学在读硕士研究生，师从王郑副教授，从事水处理理论与技术研究。电话：15150570076，E—mail：xm864852304@163．corn通讯联系人：王郑(1978一)，男，副教授，从事水处理理论与技术研究。电话：13951687455，E—mail：wangzheng@njfu．edu．en第4期仲米贵等：壳聚糖絮凝性能及其在微污染源水中的应用研究703生物医药、食品及环保等众多领域内均有较广泛的用途，特别是作为絮凝剂在水处理环保方面应用广泛。甲壳素]O·-—--J---一]壳聚糖图1甲壳素和壳聚糖的分子结构Fig．1Structureofchitinandchitosan2壳聚糖的絮凝机