应用化学毕业论文范文壳聚糖.doc

壳聚糖/海藻酸钠复合絮凝剂在废水处理中的应用研究文献综述郑君龙（环境与生命科学系 指导老师：傅明连）废水中含有大量的重金属离和有机化合物,这些物质若未得到合理的处理将严重影响地球水环境。日前水处理的方法很多，有化学沉淀、电化学、膜过滤等，其中用絮凝剂进行水处理应用最为广泛。一、研究背景及动态 壳聚糖(Chitosan)是一种可持续发展的资源，具有来源广泛、安全无毒、价格低廉、受pH变化影响小、易于生物降解、环境友好等突出特点1。壳聚糖具有非常复杂的螺旋结构，是葡糖胺和N-乙酰葡萄糖胺的复合物，外观呈半晶体状态，晶体化程度与去乙酰化相关。壳聚糖是一种带正电荷的阳离子聚合物 ，在酸性水溶液中可与聚阴离子化合物如：肝素、海藻酸钠、羧甲基甲壳素等相互作用，形成聚电解质配合物。壳聚糖分子链吡喃糖环C2 上有氨基，C6 上有羧基，因此能在较温和的条件下发生化学反应，制备出具有新特性的絮凝剂2 。天然高分子壳聚糖因其分子结构上氨基氮、羟基氧能和过渡金属离子通过极强的配位作用而形成配位键，能有效吸附或捕集溶液中的重金属离子，而去除水体中的铅、汞、铬等有毒离子，具有良好的工业应用前景，因此近年来研究日趋活跃。 海藻酸钠（Sodium alginate）是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物， 是一种线型聚合物3。海藻酸钠能与除镁汞以外的二价金属离子发生快速的离子交换反应，生成海藻酸盐。由于海藻酸钠分子中含有大量游离的羧基，能够与金属离子发生反应，絮凝时重金属离子与海藻酸钠中的Na+离子交换，因些具有絮凝金属离子的能力4。由于海藻酸钠价格低廉，对生物无毒害作用、易操作等优点，在生物工程、污水处理等领域有广泛应用。近年来对壳聚糖等天然絮凝剂的开发和利用主要集中在两个方面：一是对壳聚糖本身进行研究。二是将壳聚糖与其它絮凝剂进行复合得到具有絮凝能力更强，絮凝范围更广的复合高效絮凝剂。第二个方向的研究已越来越成为人们关注的焦点，主要是因为这样既能发挥出壳聚糖本身絮凝容量高、絮凝选择性好、成本低、易于操作的优点，又能借助其它絮凝剂的优良性能，从而使复合絮凝剂的絮凝能力增强。而且不同组分之间常常会发生协同作用，从而更增强了在废水中的絮凝能力。复合絮凝剂在废水处理中更高效、安全、稳定，因此复合絮凝剂的研究已成为国内外絮凝领域研究的热点。二、 评述壳聚糖在废水处理中已经得到了应用。赵丽5等通过改变吸附时间、壳聚糖的用量、体系pH、温度和搅拌时间来考察利用壳聚糖去除废水中Cu2+、Zn2+ 的效果，结果表明在适当的壳聚糖用量，体系pH、温度和搅拌时间下废水可以达到最佳去除效果。而李晶6等进行了壳聚糖絮凝剂处理柠檬酸废水污泥的实验，对影响絮凝过程的搅拌时间、壳聚糖用量、温度和pH作了探讨，并比较了壳聚糖和聚丙烯酰胺对柠檬酸污泥处理后的脱水效果，最终得出了最佳的壳聚糖用量、温度和pH，这种情况下壳聚糖处理柠檬酸废水污泥脱水效果良好。 海藻酸钠在废水处理中也已经得到了应用。黄川7等将海藻酸钠固定化活性污泥制成颗粒小球，运用海藻酸钠，以流化床反应器对甲醇废水进行处理，对COD的去除率85%，对甲醇的去除率可达到90%左右，说明海藻酸钠对废水处理效果良好。林永波8等以海藻酸钠作为吸附剂分析了对重金属的去除效果，得出海藻酸钠以其特有的结构和性质在重金属污染治理方面有较好的应用。 关于壳聚糖与其它絮凝剂复合的研究方面。林亲铁9等以硫酸铁、硅酸钠、硼砂和聚丙烯酰胺为主要原料，制备了无机有机复合絮凝剂，并用以处理印染废水，絮凝效果明显好于聚合硅酸硫酸铁。王九思10等制备了无机高分子复合絮凝剂聚硅酸硫酸铁和助凝剂壳聚糖，考察了影响合成及絮凝剂应用的因素，发现复合絮凝剂具有良好的絮凝性能，其对城市废水处理有较好的效果。薛永亮11等利用聚硅酸铝铁与壳聚糖复合，制备低成本、高絮凝性能的新型无机有机复合絮凝剂，结果表明该复合絮凝剂兼具聚硅酸铝铁和壳聚糖两种絮凝剂的优点，粘结聚集、吸附架桥效能好，脱色性能好、沉降速度快，对废水有较好的处理效果。樊丽华12等以羧甲基壳聚糖（CMC）和无机聚硅酸氯化铁（PFSC）为主要原料合成了一种新型絮凝剂CMC-PFSC，将其应用于海水淡化预处理，这种复合型絮凝剂具有投加药量少、处理效果好、反应条件温和等特点，可显著降低海水的浊度、COD等污染指标，表明复合絮凝剂在水处理领域具有广阔的应用前景。三、结论通过以上对壳聚糖及壳聚糖复合絮凝剂的评述，在他人研究的基础上，研制出更高效、更环保的壳聚糖/海藻酸钠复合絮凝剂应用于废水处理。利用正交试验研究碱化度、pH值和絮凝剂投加量等因素对复合絮凝剂性能的影响，并采用分光光度计和浊度仪测定复合絮凝剂处理废水的色度、浊度和COD等性能。从而优化复合絮凝剂中各组分的含量和比例，使其达到最佳絮凝效果。参考文献1 李永明,于水利,唐玉霖.壳聚糖絮凝剂在水处理中的应用研究进展J .水处理技术,2011,37(9)：12-18.2 车小琼,孙庆申,赵 凯.甲壳素和壳聚糖作为天然生物高分子材料的研究进展J.高分子通报,2008,2:45-463 盘茂东,等.海南马尾藻海藻酸钠的提取工艺及表征J.资源开发与市场,2009,25 ( 8) : 673-675.4 王秀娟,张坤生,任云霞,姚 俊.海藻酸钠凝胶特性的研究J.食品工业科技,2008,02:259-262.5 赵丽,王萍.壳聚糖去除废水中重金属离子的研究J.净水技术,2005,24(5):27-29.6 李晶,胡文容,裴海燕.壳聚糖絮凝剂在柠檬酸废水污泥处理中的应用J.工业水处理,2008,28(8):18-21.7 黄 川,等.采用海藻酸钠固定化微生物技术处理甲醇废水J.中国给水排水2008,24 (7):78-81.8 林永波,邢佳,孙伟光.海藻酸钠在重金属污染治理方面的研究J.环境与科学管理,2007,32 (9):85-88.9 林亲铁,张淑娟,徐文彬.无机有机复合絮凝剂的制备及絮凝性能研究J.环境科学与技术,2007,30 (9) :182010 王九思等.聚硅酸硫酸铁/壳聚糖复合絮凝剂的制备及其在废水处理中的应用J.应用化学,2011,