崔海波，常永芳

(1.石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050081；2.石家莊學(xué)院，河北 石家莊 050035)

殼聚糖特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu),使其具有許多優(yōu)良的物質(zhì)功能被廣泛地應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)領(lǐng)域。以下是我在殼聚糖仿生合成納米復(fù)合材料及其生態(tài)環(huán)境修復(fù)性能的研究的一些成果。

1 殼聚糖膜系列仿生復(fù)合材料產(chǎn)品

1.1 殼聚糖反滲透膜

反滲透膜具有較高的通量和選擇性，尤其是對二價(jià)金屬鹽的脫效果更佳。李秀等制備了殼聚糖的均質(zhì)膜，并用2,4-甲苯二異氰酸酯與之聯(lián)后用作反滲透膜。研究結(jié)果表明:隨著殼聚糖脫乙酰度的增大，膜的脫擊提高，而水的通量下降。交聯(lián)膜不溶于酸和堿,其脫鹽率高于均質(zhì)膜，想情況下，其脫鹽率可達(dá)98.7%殼聚糖反滲透膜對堿土金屬鹽的脫除能力高于對堿金屬的脫除能力，而且殼聚糖膜能耐強(qiáng)堿，交聯(lián)后具有耐酸性，不易繁衍微生物,因此較醋酸纖維素膜和聚酰胺膜等而言，它是更優(yōu)越的硬水軟化的反滲透膜。殼聚糖反滲透膜的研究報(bào)道目前還比較少。

1.2 殼聚糖超濾膜

由殼聚糖制備的超濾膜，對尿素、尿酸、葡鶴精等顯示出良好的滲透性能，但膜強(qiáng)度較差。N-酰基殼聚糖馮冰凌等以戊二醛、TRC為添加劑，在一定濃度和溫度的沉淀浴中進(jìn)行凝膠處理，制備出具有一定強(qiáng)度和抗水溶脹性好的殼聚糖超濾膜。

2 殼聚糖膜系列仿生復(fù)合材料在是食品廢水處理方面的應(yīng)用

殼聚糖是自然界唯一一種帶正電荷的高分子聚合物，無毒無味，可生物降不會(huì)造成二次污染，是一種優(yōu)良的絮凝劑。目前,其作為絮凝劑已在食C業(yè)中獲得應(yīng)用。其作為絮凝劑主要有2種用途:一是作為加工助劑，固液分離，從濃縮的液體產(chǎn)品中除去懸浮的固體微粒,增加透明度,提高產(chǎn)品質(zhì)量;或者從溶液中分離出懸浮的固體產(chǎn)品的微粒,提高固體產(chǎn)品率。二是作為絮凝劑處理食品加工廠的廢水,回收蛋白質(zhì)作為動(dòng)物飼料減少污染。殼聚糖因其天然、無毒、安全性，除可進(jìn)行廢水處理外，還可用于飲用凈化。

3 殼聚糖磁性復(fù)合材料在水處理中應(yīng)用的進(jìn)展

3.1 殼聚糖磁性復(fù)合材料在處理含重金屬廢水方面的應(yīng)用

將殼聚糖與磁性顆粒進(jìn)行復(fù)合后，在處理重金屬污水時(shí)有廣泛的用途。YANG Wei-chun等人用簡單一步法合成磁性殼聚糖并將其用于Cr6+的吸附，隨著殼聚糖質(zhì)子化度的提高，Cr6+吸附容量也從10.771mg/g增加到21.040mg/g，最佳吸附pH范圍為3～5[6]。胡曼等人研究Fe3O4復(fù)合改性殼聚糖對Pb2+吸附性能的影響，結(jié)果表明，該磁性殼聚糖微粒對Pb2+離子的吸附性能得到很大的提高，當(dāng)吸附時(shí)間為80min，溶液pH值為4.5，溫度為25℃時(shí)，廢水中Pb2+去除率可達(dá)99%以上[7]。

3.2 殼聚糖磁性顆粒在水處理中的作用機(jī)理

首先，根據(jù)殼聚糖磁性顆粒本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，多孔以及大的比表面積等，這就使得其在污水凈化上有較佳的吸附效果；再者，由于殼聚糖表面帶有大量的氨基和羥基等官能團(tuán)，這些活性基團(tuán)可以對多種重金屬離子產(chǎn)生選擇性的螯合吸附作用，結(jié)合氨基螯合樹脂的特性可知，殼聚糖磁性材料對Au3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+和Hg2+有較好的選擇性螯合吸附作用；并且，當(dāng)殼聚糖上的氨基通過質(zhì)子化而帶正電荷時(shí)，其可以吸附帶負(fù)電荷物質(zhì)，如磷酸根離子。

其次，也有研究表明，弱堿離子交換樹脂的原則也可應(yīng)用于殼聚糖的吸附作用，當(dāng)殼聚糖的氨基在強(qiáng)酸溶液中先被質(zhì)子化，并且在反應(yīng)溶液中負(fù)離子濃度較高時(shí)，金屬離子便可以與氨基部位進(jìn)行螯合作用而被吸附。所以，氨基等活性基團(tuán)對殼聚糖吸附作用具有重要的影響。目前國內(nèi)外學(xué)者通常會(huì)對殼聚糖進(jìn)行交聯(lián)、接枝等某種的改性，增加氨基的數(shù)量，從而使得吸附劑對重金屬離子和磷的吸附容量得到擴(kuò)大。

最后，在進(jìn)行水體凈化的實(shí)際操作中，溶液pH值、反應(yīng)時(shí)間、磁性殼聚糖用量與廢水初始濃度比等都具有重要的影響作用。其中pH值是最重要的影響因素，一般而言對水中重金屬離子或磷吸附的最佳pH值都小于7，過低或過高的pH值都對殼聚糖的吸附性能產(chǎn)生不利影響。

4 結(jié)語

目前關(guān)于殼聚糖及改性殼聚糖的研究很多，尤其是磁性殼聚糖復(fù)合材料的研究，已達(dá)到比較深入的階段。然而殼聚糖磁性復(fù)合材料的應(yīng)用目前主要還是針對污水中重金屬離子的去除，對于去除水中磷的研究和應(yīng)用還比較少，加之關(guān)于其去除重金屬與磷的作用機(jī)理的研究也不夠。故殼聚糖磁性復(fù)合材料在水處理中的研究應(yīng)用還可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步展開工作。(1)考慮將用于去除重金屬離子的殼聚糖磁性材料通過某種改性，比如質(zhì)子化處理，使其同時(shí)可去除污水中的磷，制備出能多功能去除水中污染物的殼聚糖磁性復(fù)合材料。(2)研究殼聚糖磁性材料去除重金屬和磷的作用機(jī)理，考察其質(zhì)子化處理的pH值、吸附時(shí)間、溫度、污水濃度、殼聚糖與磁性顆粒的質(zhì)量比及均勻度等因素的影響，探討出最佳的因素組合。(3)在保證殼聚糖磁性復(fù)合材料功能基團(tuán)含量的條件下，降低微球大小而提高吸附性能。(4)探索新的復(fù)合材料制備工藝，增加其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁穩(wěn)定性能，以提高其分子回收性能，為其規(guī)模化應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支持。

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