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SOUTHWESTWATER&WASTEWATER西南给排水Vol.30No.62008壳聚糖及其衍生物在水处理中的研究进展郝明陈建中陈长安摘要壳聚糖是一种对环境友好同时具有多种特性的天然高分子聚合物。综述了壳聚糖及其衍生物作为絮凝吸附剂以及阻垢缓蚀剂在水处理方面的研究进展。壳聚糖及其衍生物是绿色的水处理剂，其未来的发展方向是合成性能更为优良的壳聚糖，与其他技术复合使用。关键词壳聚糖絮凝吸附阻垢缓蚀剂壳聚糖[Chitosan，(1，4)-2-氨基-2-脱氧-也是必不可少的步骤之一。絮凝作用的对象主要是β-D-葡聚糖]是甲壳素[Chitin，(1，4)-2-乙酰水中由不溶性物质形成的憎液溶胶及悬浮颗粒。经氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖]脱乙酰度高于70%的过絮凝处理不仅能够去除致浊物质，同时也将使致一种高分子产物，也是目前唯一发现在生物界中大浊物质在后续过滤操作过程中具备截留于砂粒之量存在的一种碱性多糖[1，2]间的性能。絮凝技术的关键问题之一就是絮凝剂。甲壳素是许多低等动物，特别是节肢动物(如虾、蟹等)外壳的重要成本身的选择。在水处理中应用最早的絮凝剂为铁、分，同时也存在于低等植物如真菌的细胞壁中，分铝的无机盐类及聚盐类。由于无机絮凝剂的使用布十分广泛。自然界据估计每年生物合成的甲壳素受pH变化的影响较大、生成的絮体易碎、对处理将近100亿t[3]水中的金属离子去除能力有限，需要进一步进行处，是一种十分丰富的自然资源。壳聚糖具有生物官能性、生物相容性、可生物降解性理方能达到相关标准，为此，人们开发出一系列有等许多特性，因此被广泛应用于医药、化工、纺机絮凝剂如PAM、PFS、PAC、PSAA等来弥补无机织、食品工业、废水处理等方面。本文就壳聚糖及絮凝剂的不足。但是，有机絮凝剂同样具有很多缺其衍生物在水处理中作为絮凝吸附剂以及阻垢缓蚀陷，主要表现为：对絮凝的胶体表现出很大程度的剂的研究进展作一概述。选择性、絮凝后的上清液色度差、不易被生物降1絮凝吸附剂解，如PAM等具有生物毒性。因此，开发絮凝作絮凝是水处理的重要操作单元之一，并且往往用强、无毒、无二次污染、价廉的絮凝剂是当前研△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△达97.8%，COD去除率达85.2%，能比较好的满6马静，赵妍嫣.羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的接枝共聚及其缓释性质研究[J].农产品加工·学刊，2006，10（10）：157.足制革废水处理。7RachorKDillingKClarificationofAqueousSuspensionsCarbohydr．参考文献Po1y，withOxyami-hatedPolyacrylamideFlocculating[J]，1孙衍宁,马希晨.淀粉改性阳离子絮凝剂的合成及应用[J].大Agent，1999，3（9）：217～223.连轻工业学院学报，2006，25（6）：114.8王春梅，胡啸林，章忠秀.有机高分子絮凝剂的合成及应用研2杨芳，黎钢，郭丽等.羧甲基纤维素-丙烯酰胺接枝共聚反应究[J].工业用水与废水，2002，33（1）：34.研究[J].河北工业大学学报，2004，33（10）：52.3刘杰，付美龙，罗文.有机絮凝剂在油田污水中的应用进展9褚衍洋，孙哓杰.丙烯酰胺改性壳聚糖絮凝剂处理焦化废水[J].内江科技，2008，3，110.[J].污染防治技术，2007，20（4）：7～8.4陈春林.酸奶用羧甲基纤维素钠(SCMC)的合成、评价及其应—————————用[J].纤维素醚工业，2002，10（6）1.△作者通讯处：113001辽宁抚顺辽宁石油化工大学环境与5刘明华，有机高分子絮凝剂的制备及应用[J].2006，3，131.生物工程学院·31·\nSOUTHWESTWATER&WASTEWATER西南给排水Vol.30No.62008究的热点。得到了2-羟丙基三甲基壳聚糖季铵盐（CTA-壳聚糖是一种线性分子，其基本组成单元为CTS），并考查了其对Cr（Ⅵ）的去除能力，实验D-葡糖胺，在酸性介质中溶解后，随着氨基的质子表明在pH值为5.0，CTA-CTS的质量浓度为化，表现出弱阳离子絮凝剂的性质。同时分子中含100mg/L左右时，对Cr（Ⅵ）的去除率可达到有大量的氨基、羟基以及乙酰基，性质较活泼，可[14]等通过胺基化反应制备了胺基化壳95%。赵艳修饰、活化和偶联，因此壳聚糖及其衍生物具备了聚糖阴离子吸附剂，其胺基含量比单纯的壳聚糖吸絮凝剂和吸附剂的特性。附剂提高了4倍，从而大大提高了壳聚糖吸附剂对1.1处理水中的重金属离子柠檬酸镍及Cr（Ⅵ）的吸附能力。关于壳聚糖处理水中重金属离子的研究，国内1.2处理印染废水外多有报道。CatherineA.Eiden[4]等研究过壳聚糖印染废水是指棉、毛、化纤等纺织品在预处吸附Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）的情况，证明壳聚糖对理、染色、印花和整理过程中所排放的废水。其成Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）具有较好的吸附性能，其吸附分复杂、色度大、COD高，一般难以降解，已成为容量（以单位壳聚糖计）分别达到0.2mmol/g和我国各大水域的重要污染源。目前印染废水的处理[5]等深入研究了壳聚糖对痕量重技术主要有絮凝法、吸附法、氧化还原法、生物法0.25mmol/g。陈忻金属Pb2+3+2+离子的吸附作用。实验结果表等。在絮凝法中，传统的无机絮凝剂对水溶性染、Cr、Ni明，壳聚糖对痕量重金属的吸附率与壳聚糖的用料、分子量较小的染料脱色效率较差，处理效果往量、pH值、吸附时间、壳聚糖的脱乙酰度有关。往不能达标，因此如果要使处理达到标准就必须增程永华[6]等考查了pH值对壳聚糖吸附Cr（Ⅲ）加处理成本。而高分子絮凝剂由于具有投加量少，和Cr（Ⅵ）性能的影响，结果表明，在强酸条件污泥脱水容易等优点而倍受青睐。袁毅桦[15]等利下，对Cr（Ⅵ）吸附速度较快，而弱酸条件有利于用壳聚糖絮凝剂处理印染厂废水取得了较好的效[5]等对壳聚糖吸附化学果。杨智宽[16]等研究了羧甲基壳聚糖对模拟废水Cr（Ⅲ）的吸附。范建凤镀镍废液中Ni2+的研究表明，pH是影响壳聚糖吸附的絮凝脱色处理能力，研究表明，羧甲基壳聚糖对2+能力的主要因素。同时确定了在室温条件下，水溶性染料具有优良的脱色效果，在pH2.5~6.5,絮Ni2+质量浓度为4.6952g/L的化凝剂用量45mg/L条件下，其脱色率可达94%以上，0.9390g壳聚糖吸附Ni学镀镍废液的最佳条件为：pH=5.0，吸附时间2h，[17]等采用氢氧COD去除率达到96%以上。壮亚峰此时Ni2+的去除率可达72.25%。赵丽[8]等研究了壳化镁-壳聚糖复合絮凝剂对印染废水进行脱色处理，聚糖对Cu2+2+的吸附作用，实验结果表明重金其脱色效果较单纯的无机絮凝剂的脱色效果好。、Zn属离子的吸附率与溶液的pH值、壳聚糖的用量、2阻垢缓蚀剂反应时间、吸附温度有关。仇立干[9]等研究了壳结垢与腐蚀是困扰工业冷却循环水系统的主要聚糖和水杨醛改性的低分子量壳聚糖对锆（Ⅳ）离问题。目前国内外所使用的缓蚀阻垢剂多为有机膦子的吸附的最佳条件，同时通过红外光谱分析证实系配方。尽管这类药剂对循环水系统具有较好的缓锆（Ⅳ）离子与两种吸附剂均发生了配位作用。蚀阻垢效果。但是，从环保角度考虑，在一定时期[10]等用EGDE与壳聚糖交联后得到的产物内由于磷的存在，可能会对区域水体环境造成一定NanLi与未经交联的壳聚糖相比，其对铜离子的吸附能力的负面影响。目前，国内外都已开展无磷组分阻垢得到明显提高。彭长宏[11]等合成了交联接枝羧甲缓蚀剂的研究，并取得了一定的成果。对于壳聚糖基壳聚糖，并研究了接枝羧甲基壳聚糖对Pb（Ⅱ）、及其衍生物在这一领域的应用研究，国内外相关文献较少。邝钜炽[18]等研究探讨了各种因素对壳聚Cd（Ⅱ）的吸附能力，研究表明接枝羧甲基壳聚糖对Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）有较强的吸附能力。章敏糖阻垢率的影响，结果表明，壳聚糖由于其独特[12]等以壳聚糖、巯基乙酸等为原料合成了一种高分的聚阳离子结构以及经脱乙酰化作用强化了分子子重金属絮凝剂巯基乙酰壳聚糖（MAC）。蔡照胜链上的NH4+的比例，其抗垢作用强于常用的阴离[13]等以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为改性剂制备子阻垢剂。李再兴[19]等通过对比筛选出具有良好·32·\nSOUTHWESTWATER&WASTEWATER西南给排水Vol.30No.62008阻垢性能的H2O2水解壳聚糖，其在最佳阻垢工艺究.华中科技大学学报（城市科学版）[J]，2005，22（4）：51-53.72+的吸附.工业水处条件下的阻垢率可达97.4%。黄增尉[20]等的实验范建凤，王保鱼.壳聚糖对化学镀镍废液中Ni理[J].2007，27（12）：46-48.表明，羧甲基壳聚糖在pH=8~10的弱碱性体系中8赵丽，王萍.壳聚糖去除废水中重金属离子的研究.净水技术[J].对硫酸钙水垢具有较好的阻垢效果。程莎[21]等2005，24（5）：27-29.采用失重法及电化学法考查了羧甲基壳聚糖在9仇立干，王茂元.壳聚糖及其衍生物对锆（Ⅳ）离子的吸附研究.离子交换与吸附[J].2007，23（6）：546-552.-1-1溶液中对碳钢的1mol·LHCl和0.5mol·LH2SO410NanLi，RenbiBai.Anovelamine-shieldedsurfacecross-linkingof缓蚀性能，实验结果表明，羧甲基壳聚糖具有良chintosanhydrogelbeadsforenhancedmetaladsorptionperformance好的缓蚀性，它在碳钢表面的吸附遵循修正的[J].Ind.Eng.Chem.Res.,2005,44:6692-6700.Langmuir吸附等温式。11彭长宏，汪玉庭，程格等.接枝羧甲基壳聚糖的合成及其对重金属离子的吸附性能[J].环境科学，1998，19（5）：29-33.3结语122+、去浊性能.章敏，常青等.高分子重金属絮凝剂MAC除Cu壳聚糖及其衍生物由于资源丰富，来源容易，环境科学学报[J].2007，27（12）：1994-2000.无毒、无害，同时兼具多种特性，是绿色的水处理13蔡照胜，杨春生，王锦堂等.季铵化壳聚糖及其絮凝六价铬性剂，在污水处理中有着重要的应用价值。尽管壳聚能的研究.工业用水与废水[J].2005，36（2）：63-65.14赵艳，苏海佳，谭天伟.胺基化壳聚糖吸附剂对重金属离子的吸糖具有优良水处理剂的许多特性，但是由于目前国附特性.内壳聚糖及其衍生物产业化程度较低，导致壳聚糖15袁毅桦，赖兴华等.壳聚糖对印染废水的絮凝作用和脱色效果.价格较高，而且其衍生物种类有限，严重制约了壳应用化学[J].2000，17（2）：217-218.聚糖类水处理剂的实际应用。随着对壳聚糖及其衍16杨智宽，袁扬，曹丽芬.羧甲基壳聚糖对水溶性染料废水的脱色研究.环境科学与技术[J].1999，2:8-10.生物研究的不断深入，特别是合成性能优良的改性17壮亚峰，曹桂平，张潇潇.氢氧化镁-壳聚糖复合絮凝剂对印染废壳聚糖，以及加强与其他技术的复合使用。壳聚糖水的脱色研究.环境科学与管理[J].2008,33(1):70-73.及其衍生物终将得到更为充分的应用。18邝钜炽，陆恩锡等.新型聚阳离子阻垢剂--壳聚糖.中山大学学报（自然科学版）[J].2001，40（3）；52-55.参考文献19李再兴，孙建民等.H2O2水解壳聚糖的阻垢性能研究.给水排水1常德富，王江涛.壳聚糖的化学改性及其应用.日用化学工业[J].[J].2004，30（3）：38-40.2006，36（4）：243-246.20黄增尉，黄道战等.羧甲基壳聚糖防止硫酸钙水垢的性能研究.2蒋挺大.甲壳素[M].北京：化学工业出版社，2002：22.广西民族学院学报（自然科学版）[J].2001,7(2):104-106.3王洪明，叶连生等.甲壳素衍生物的制备及在水处理中的应用.广西21程莎，尹衍升等.羧甲基壳聚糖在酸性溶液中的缓蚀性能.化工化工[J].1997，26（4）：40-43.学报[J].2007，58（3）：704-708.4HoffmannMR，MartinST，ChoiW,etal.Environmentalapplicationsofsemiconductorphotocatalysis[J].Chem.Rev,1995,95:69-74.—————————5陈忻，袁毅桦等.壳聚糖对痕量重金属铅、铬、镍的吸附研究.广△作者通讯处：650093昆明理工大学环境科学与工程学院06级硕东化工[J].2007，34（5）：32-34。士研究生6程永华，闫永胜，王智博等.壳聚糖高效吸附处理含铬废水的研E-mail：minghao1201@sina.com△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△信息△△△沈阳创造污泥处理“水煮法”9月16日，记者从浑南新区新加坡工业园了解到，该特的效果。化学反应一般在几秒钟之内就可以完成，最终产园区研发中心的一家企业与西安交通大学联合研发设计了用物为水、氮气、二氧化碳和无机小分子化合物，无二次污于处理污泥等有机废弃物的连续式超临界水氧化和超临界水染。同时，反应过程中还释放出大量的热，除了维持系统自气化处理实验装置，已获得国家发明专利。目前，该技术正身所需的热能外，还可以用来提供热水或者蒸汽用于发电。在实现产业化。反应产生的二氧化碳还可以用分离法回收利用。通俗地说，超临界水就是在温度374℃和一定压力的条据介绍，这种方法处理污泥的成本仅为焚烧法的1/3。件下的水，这时水的密度、黏度、介电常数发生剧烈变化。目前，德国采用超临界水，对聚氯乙烯塑料进行处理，99％在超临界水中，有机物和氧化剂可以迅速发生化学反应彻底被分解，很少有氯化物产生。分解有机物，尤其是对污泥中有毒、难降解的有机物具有独（摘自www．c-water．com．cn，2008-9-17）·33·