甲壳素类树脂物理性质和制备方法

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

[物理性质]甲壳素(chitin)也称壳多糖、聚乙烯胺基葡萄糖，是N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1，4糖苷键形式连接而成的多糖，广泛分布于自然界甲壳纲动物(虾、蟹、昆虫)的甲壳、真菌(酵母、霉菌)的细胞壁和植物的细胞壁中。

甲壳素具有无毒、无味、耐碱、耐热、耐晒、耐腐蚀、不畏虫蛀等特点，因此可广泛应用于纺织、印染、食品、医药、化妆品、污水处理等领域，尤其是在水处理中的应用力较广泛，可用作吸附剂、絮凝剂及分离膜材料等，用于染料废水的脱色，饮用水的净化，重金属离子的回收等，是一种性能优良、开发应用前景广阔的新型水处理材料。

[制备方法]在甲壳素的实际应用过程中，需对甲壳素进行化学修饰，使其成为应用价值高的多功能系列衍生物。

①N，O-羧甲基壳聚糖是水溶性的两性化合物。其制备方法为：在10L的烧杯中加入200g的壳聚糖，再计入2000mL的异丙醇，在一定温度下搅拌20min。再将一定浓度的氢氧化钠分数次加入到烧瓶中，继续搅拌45min。然后，再分数次加入一氯乙酸240g，待反应物加热保温3h后，加入蒸馏水170mL。用pH计测定反应液pH值，添加有机酸调节pH值到7.0。过滤反应混合物，并经多次洗涤过滤，收集产品并真空干燥，最后可得N，O-羧甲基壳聚糖。

②溴化钾壳素在5L的烧杯中加入100g的甲壳素粉末，400mL40%的NaOH溶液，使甲壳素粉末呈悬浮状。在一定温度下反应1h，并放置20h。然后加入200mL的异丙醇进行反应。随后加入1700mL的溴化物和痕量碘继续反应24h。在一定温度下再经过48h反应后，过滤产品并充分水洗，烘干得溴化甲壳素，其收率为69%。

③碱性甲壳素/壳聚糖在5L的烧杯中加入200g的甲壳素粉末，800mL 40%的NaOH溶液(内有添加剂)在一定温度下放置1h后，并在-20℃条件下保持24h，即可得碱性甲壳素。

碱性壳聚糖的制备方法：将甲壳素加入40%的氢氧化钠溶液中，在100～190℃的蒸汽作用下维持30～270min，即可制成。

[应用]

①吸附金属离子

实例1：甲壳素吸附水中溶解的Cr(VI)离子。水温30℃，pH=2，离子强度5mmol/L的条件下，甲壳素对Cr(VI)的最大吸附量为13.1mg/g。甲壳素对Cr(VI)的吸附主要是游离氨基静电吸附Cr2O72- ，且吸附符合Langmuir吸附等温线。

实例2：菌丝体甲壳素去除水体Ni2+。甲壳素作为水处理剂，在较大pH值变化范围内，对Ni2+与柠檬酸镍都有较高的吸附容量。甲壳素在吸附金属离子的同时，对H+有吸附作用，且H+是金属离子的竞争性抑制剂。将甲壳素与市售吸附树脂相比，其对阳离子(Ni2+)和络合阴离子[柠檬酸镍Ni(cit)2-]的吸附特性类似于阳离子交换树脂。同时，甲壳素不会带来二次污染，是一种具有广泛应用前景的环保型工业水处理剂。

②处理某些废水甲壳素为载体吸附金属Ni2+处理含氰废水。甲壳素吸附金属离子(Ni2+)作为载体催化氧化处理含氰废水是可行的，氰化物去除率为99%以上。吸附了Ni2+的甲壳素做载体催化氧化处理含氰废水较佳的工艺条件为:废水的pH值为8.0～9.0，空气流量为4.5L/min，Ni-甲壳素与废水质量比为1.2×10-3，反应时间3h。经重复试验在该工艺条件下，氰化物的去除率可达99.4%。

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