壳聚糖及其应用

壳聚糖及其应用11环境治理技术1班1101010107陈择行

首先介绍甲壳素：甲壳素在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳纲如虾、蟹等,含甲壳素高达58%～85%)、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中,另外在动物的关节、蹄、足的坚硬部分,肌肉与骨结合处,以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。简介壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基的产物，一般而言，N-乙酰基脱去55以上的就可称之为壳聚糖，这种脱乙酰度的壳聚糖能溶于1%乙酸或盐酸，因此，凡是能溶于1%乙酸或盐酸的甲壳素都可称之为壳聚糖。作为有使用价值的工业产品壳聚糖，脱乙酰度必须在70以上性状：白色、无毒、无味、无定形半透明固体，溶于酸、不溶于水和碱、也不溶于一般有机溶剂，于185°C分解。主要特性有:

1、不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀酸(pH<6)，游离氨基质子化促进溶解。溶于稀酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的B一1，4糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。2、壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性。3、壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水.4、壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性和保湿性5、甲壳素和壳聚糖可与多种有机酸的衍生物如酸酐、酰卤（主要是酰氯）反应，导入不同分子量的脂肪族或芳香族酰基。这是壳聚糖化学反应中研究得最多的一种。6、甲壳素和壳聚糖的羟基，尤其是C6-OH，可与一些含氧无机酸（或其酸酐）发生酯化反应，这类反应类似于纤维素的反应，在壳聚糖的氨基上也可能发生反应。如甲壳素的硫酸酯与肝素结构类似，并具有抗凝血功能。壳聚糖的环保应用壳聚糖对许多物质具有螯合吸附作用,其分子中的氨基和与氨基相临的羟基与许多金属离子能形成稳定的螯合物,用于治理重金属废水、净化自来水及在湿法冶金中分离金属离子等。壳聚糖能通过络合及离子交换的作用,对染料、蛋白质、氨基酸、核酸、酶、卤素等进行吸附,用于染料废水、印染废水、食品工业废水的处理,从而净化环境,保护人类健康。处理有机废水1975年Bough发表了一系列利用壳聚糖处理有机废水的研究报告，SS去除率为99%，COD去除率为62%，浊度降低90%，此外国外将壳聚糖应用于乳化剂废水的处理和污泥脱水的处理中，并且取得了非常好的效果。处理垃圾渗滤液

垃圾渗滤液含有大量的有机物、重金属、色深、臭味难闻，处理起来工艺环节多，复杂难度很大，壳聚糖处理垃圾渗滤液工艺流程简单，易操作，但是成本很高目前还不能广泛应用于生产中。北京市政设计院认为壳聚糖可用于中浊度水质的净化处理，用量少，效果好。净化自来水用氯自理过的自来水中往往含有卤烷类物质，这类物质具有变异性或致癌性。如何减少自来水中的氯是人们普遍关心的问题。目前在城市居民中使用的净水器，大多装的是活性炭净水剂，这种净水剂虽然能够吸附自来水中的一些臭味物质，但是不能有效除去三卤甲烷等有害物质。研究发现用壳聚糖做净水剂，对去除自来水中上述变异物质是有效的。多用途吸附剂日本的山南隆德等人研制出一种多用途吸附剂，这种吸附剂是由壳聚糖、活性炭和凝固剂组成的。这种吸附剂的吸附能力特别强，使用寿命长，成本低。能吸附碘和重金属；可用于果汁等饮料脱臭、脱色；处理工业废水；净化血液等。壳聚糖在工业废水处理中的研究与应用壳聚糖用于水处理是其中最早的应用,它主要用作重金属离子螯合剂和活性污泥絮凝剂,其絮凝作用很强,而且无毒、不产生二次污染,并可生物降解。壳聚糖正是以其天然、无毒、易降解和对人体健康无害、具有杀菌作用,很快在水处理的应用中作为合成有机絮凝剂的有效替代品占据了特殊地位壳聚糖在印染废水处理中的研究与应用印染废水是指棉、毛、化纤等纺织品在预处理、染色、印花和整理过程中所排放的废水。其成分复杂、色度大、COD高,含有多种有毒有害物质,一般难以降解,已成为中国各大水域的重要污染源。目前印染废水的处理技术主要有絮凝法、吸附法等。在絮凝法中,传统的无机絮凝剂对水溶性染料、分子量较小的染料脱色效率较差,处理效果往往不能达标。而高分子絮凝剂由于具有投加量少,污泥脱水容易等优点而倍受青睐。研究发现，用浸渍或喷雾方法将适量壳聚糖均匀地固定到纤维素粉末的细孔内，然后用稀碱溶液处理，使壳聚糖不溶于水，这样制成的壳聚糖—纤维素吸附剂具有如下特点：对具有酸性基团的染料表现出优异的吸附能力；吸附量很大；在水中具有很好的分散性，操作简单，方便，且易回收。

壳聚糖在造纸废水处理中的研究与应用造纸行业属于废水排放大户，废水中含有大量的化学药品、木质素、纤维素等，耗氧量大。其中的蒸煮废液对环境污染最为严重。造纸废水中杂质很多,粒径分布不均匀,有的呈胶体状态,有的悬浮于水中,难以经一次处理就达到要求,目前大多采用有机絮凝剂和无机絮凝剂配合使用处理废水。用壳聚糖絮凝剂处理造纸工业废水，对色度和TOC的去除均优于其他合成的絮凝剂,其中色度去除率大于90%，TOC去除率达到70%。将壳聚糖用于处理造纸废水时,COD去除率都在91%以上,明显优于聚合氯化铝、明矾等净水剂。壳聚糖不但可去除水中悬浮物,而且可去除水中对人体有害的重金属离子,且过量的壳聚糖对人体不但无害,反而有益,对中小型造纸厂的处理具有一定的实用性。壳聚糖在含重金属离子废水中的研究与应用电镀废水主要来自于电镀生产过程中的清洗、镀液过滤、滤液的废弃、更新以及镀液的带出、跑、冒、漏等,含有Cu2+、Pb2+、Zn2+、