环糊精在环境污染治理中的应用分析_朱顺生

环糊精在环境污染治理中的应用分析*朱顺生颜冬云楼迎华石磊(青岛大学化学化工与环境学院，山东青岛266071)摘要:环糊精独特的结构特征使其在环境污染治理领域表现出越来越广泛的应用前景。主要综述了环糊精促进水体中有机污染物去除的应用研究，对土壤中污染物的修复应用研究，以及在其他环境污染治理方面的应用。展望了环糊精及其衍生物在环境保护等领域的应用前景。关键词:环糊精;有机污染物;治理;水污染;土壤污染ANALYSISONAPPLICATIONOFCYCLODEXTRINSINENVIRONMENTALENGINEERINGZhuShunshengYanDongyunLouYinghuaShiLei(CollegeofChemicalEngineeringandEnvironmentalSciences，QingdaoUniversity，Qingdao266071，China)Abstract:Becauseofitsuniquestructuralfeatures，cyclodextrinwillbewidelyusedinenvironmentalengineering.Thispapersummarizedtheroleofcyclodextrinsintheremovaloforganicpollutantsinwater，theremedyofthepollutantsinthesoilandotherapplicationsindealingwithenvironmentalpollutants.Intheendtheprospectsofcyclodextrinsandtheirderivatives'applicationinenvironmentalprotectionwerediscussed.Keywords:cyclodextrin;organiccontaminants;treatment;waterpollution;soilpollution*土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金(Y052010023)。0引言环糊精(Cyclodextrin，简称CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6个～12个D－吡喃葡萄糖单元。其中研究得较多并且具有重要意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为alpha-、beta-和gama-环糊精。由于环糊精存在外缘(Rim)亲水内腔(Cavity)疏水的空腔，因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合点位，作为主体(Host)包络各种适当的客体(Guest)，可以形成主客体包合物，这一结构特点是它们获得广泛应用的基础。这种包合物的形成可以增加有机物的水溶性和促进其被微生物分解利用;可以改变有机物的物理化学特性，促进其在光化学和芬顿体系中的降解;可以在去除有机物的同时，去除Cd2+等无机化学污染物;此外环糊精还可以用来合成环境友好材料，吸除空气和水中污染物［1］。根据环糊精与污染物之间的作用特点和作用机理，环糊精在环境污染治理中的应用可分为以下三类。1对水环境中有机污染物的修复作用1.1用作毒性化合物的分解催化剂拥有独特结构的环糊精分子在水溶液体系中是一种性能优良的人工酶，可以作为某些有毒化合物水解或分解的催化剂［2］。异丙基甲基氟膦酸脂(Soman)是一种类似沙林的强神经毒气剂，通常需要在强碱催化下水解。当用β－CD做催化剂时，在室温，pH为7.4的条件下即可快速水解去毒。在中性条件下，沙林也能被环糊精催化水解，其速度可提高120倍左右［3-4］。1.2促进有机污染物的生物代谢在工业废水中加入环糊精，可以使有机污染物比较容易的进入其空腔而暂时被包裹起来［5］。由于环糊精表面具有一定的亲水性能，可有效避免有毒物质的疏水基团对微生物细胞壁的亲合和破坏。表1反映了β－CD在几种毒性物质生物代谢作用中的良好促进功能［6］。1.3对弱极性有机污染物的增溶作用由于环糊精存在疏水的内腔和亲水的外缘，而且12环境工程2011年2月第29卷第1期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.01.008表1β－CD在富含生物废水中的去毒作用g/L污染物名称处理前含量常规处理24h后含量40mg/L的CD水溶液处理24h后含量苯酚30101对－氯苯酚1051苯430.05氧消耗80020060能与许多有机物形成包合物，可利用环糊精的这一特性处理弱极性有机污染物。Wang［7］等研究了羟丙基环糊精(HPCD)对三氯乙烯、氯苯、萘、蒽和DDT五种弱极性有机污染物的增溶作用。通过将HPCD的增溶数据与可混溶溶剂增溶及表面活性剂增溶的结果比较表明，HPCD对弱极性有机污染物的增溶能力介于可混溶溶剂和典型的表面活性剂之间。但与后二