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印染污水治理方法:壳聚糖吸附剂

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印染污水治理方法:壳聚糖吸附剂

发布日期:2016-09-06 11:22 来源:http://www.jxysty.com 点击:

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几丁质(chitin),即壳多糖,一种多糖类生物聚合物,是葡萄糖的派生形式。大多数真菌的细胞壁、节肢动物的外骨骼还有植物界的丝瓜,都是由葡萄糖构成的。此外,几丁质可以通过暴露于高温下的强碱条件下,脱乙酰化,产生一种被称为乙酰壳多糖的多糖,这种多糖可以聚合成类似纤维素的结构。


壳聚糖(chitosan),中文别名壳多糖,其正电氨基基团,可以产生大量的化学反应,包括金属离子的螯合、交联、化学吸附等等。因此,许多研究人员一直专注于壳聚糖的各种应用和研究。壳聚糖具有高吸附性,当接触其他材料,如染料、重金属、蛋白质时,可以作为载体发挥作用。由于一个羟基(−OH)和一个氨基(−NH2)的存在,壳聚糖具有优异的吸附性,而且属于生物降解,属环境友好型材料。


美国夏威夷大学马诺阿分校的Shu-Hwa Lin对壳聚糖吸附剂进行研究,将研究论文发表在科研出版社2014年7月《Advances in Chemical Engineering and Science》(美国化学工程与科学期刊)英文期刊上,这项研究的目的是探讨三种形状的脱乙酰壳聚糖材料(88%是由脱乙酰基组成的)中,不同染色方法的吸附率,找到一种简单有效的方法,从污水中消除致癌染料材料。壳聚糖材料是用88%的脱乙酰基组成的。


科学家发现在我们生活的环境中,许多致癌材料里含有苯环结构,染料材料中就有苯环这种能致癌的物质。以前,与污水中的重金属和燃料吸附剂相关的研究并不多,直到最近,国际癌症研究中心证明了,未经处理的染料中含有苯环这种化学物质,可以通过鱼虾-人类进入食物链,由于无法被代谢掉,可能会聚积在人体内,最终导致细胞病变。


三种形状的脱乙酰壳聚糖材料分别为Chitosan Film Adsorbent(壳聚糖膜吸附剂),Chitosan Microsphere Adsorbent (壳聚糖微球吸附剂)和Chitosan Scaffold Adsorbent。这项研究中,使用了五种(直接、活性、酸性、分散和偶氮)不同的染料样品进行测试,染料的化学结构如表一所示。三种形状的样分别放入0.05g的染料溶液中。每天,研究人员对其吸附性能、饱和吸附时间进行记录,然后将样品和饱和溶液一起,溶解于5%的乙酸,以其为标准溶液,记录样品的吸收性。各样品的吸附率计算公式为:C(%)=(C11 / C2)×100。C1是染色前和染色后溶解于乙酸溶液的样品的溶解差异,C2是纯净水和燃料溶液的吸附量差异。图分别为:分散染料;直接染料;酸性染料;活性染料;偶氮染料。



研究的结果表明,拥有较大表面积的样品,吸附时间较短。在三个样品中,Chitosan Scaffold Adsorbent在第三天达到吸附饱和度,五种染料溶液的吸附时间最短,而Chitosan Film Adsorbent在第八天达到吸附饱和度,染料溶液的吸附时间最长。


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