殼聚糖衍生物的合成及其吸附性能研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)水產(chǎn)大國(guó),擁有豐富的水產(chǎn)資源,其中蝦、蟹殼資源十分豐富,是工業(yè)化生產(chǎn)甲殼素和殼聚糖的主要原料。殼聚糖(Chitosan)是甲殼素(Chitin)的脫乙酰產(chǎn)物,化學(xué)名稱為1,4-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖。殼聚糖具有無毒、可降解性以及良好的生物相容性,使它在醫(yī)學(xué)、食品、造紙、化工以及酶的固定化載體等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于其分子呈緊密的晶體結(jié)構(gòu),從而限制了它的活性和應(yīng)用,對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性就是為了改善其應(yīng)用性能。因此

2、,本研究將殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性,并將得到的殼聚糖衍生物應(yīng)用于吸附重金屬、苯胺和亞硝酸鹽氮的研究,為開發(fā)新型殼聚糖衍生物用作水處理劑提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1、殼聚糖衍生物的合成。
　　 通過正交試驗(yàn),研究了殼聚糖用量、Fe2+起始濃度、溶液pH值三因素對(duì)殼聚糖亞鐵離子配合反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,對(duì)于50mL反應(yīng)體系,最佳反應(yīng)條件為殼聚糖用量為0.1g、Fe2+起始濃度為16mg/mL、溶液pH值為2

3、時(shí),殼聚糖對(duì)Fe2+的配合量可達(dá)到413.54mg/g。
　　 采用水浴恒溫回流合成羥丙基殼聚糖亞鐵離子配合物,考察了反應(yīng)溫度、時(shí)間、分散劑、催化劑用量對(duì)殼聚糖亞鐵離子配合物羥丙基化產(chǎn)物取代度的影響。研究表明,殼聚糖亞鐵離子配合物羥丙基化的最佳合成條件為:環(huán)氧丙烷、異丙醇、催化劑與殼聚糖亞鐵離子配合物的量比為10mL:8mL:1mL:1 g,在60℃條件下,恒溫回流醚化6 h,所得產(chǎn)物取代度為0.61。
　　 2、殼聚糖

4、衍生物的表征。
　　 脫乙酰度和粘均分子量是殼聚糖兩項(xiàng)主要性能指標(biāo),測(cè)定結(jié)果分別為脫乙酰度為91.3％,粘均分子量為Mw=1.189×103。殼聚糖亞鐵離子配合物通過紫外光譜掃描,推斷出-NH2是殼聚糖分子中的主要吸附部位。通過碘仿反應(yīng)定性分析,殼聚糖亞鐵離子配合物羥丙基化得到的產(chǎn)物中存在著[-CH2CH(OH)CH3-]結(jié)構(gòu)。經(jīng)過溶解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物具有較好的水溶性。
　　 3、殼聚糖衍生物吸附苯胺、亞硝酸鹽性能的研究。

5、
　　 探討了不同條件下,殼聚糖及其改性殼聚糖HPCS-Fe(Ⅱ)對(duì)苯胺和亞硝酸鹽的吸附特性。研究結(jié)果表明:羥丙基殼聚糖亞鐵離子配合物(HPCS-Fe(Ⅱ))對(duì)苯胺和亞硝酸鹽氮的吸附性能均比改性前的殼聚糖強(qiáng)。在pH值為4,吸附時(shí)間150min,吸附劑用量為0.05g時(shí),HPCS-Fe(Ⅱ)對(duì)苯胺的吸附量最大(5.401mg/g),吸附率為26.019％。在pH值為5,吸附時(shí)間90min,吸附劑用量為0.05g時(shí),HPCS-Fe(

6、Ⅱ)對(duì)亞硝酸鹽氮的吸附量最大,為0.139mg/g,吸附率為19.892％。
　　 4、殼聚糖衍生物對(duì)重金屬吸附動(dòng)力學(xué)的研究。
　　 通過殼聚糖衍生物羥丙基殼聚糖亞鐵離子配合物對(duì)重金屬動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)的研究,并進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)模型、吸附熱力學(xué)模型擬合。結(jié)果是:HPCS-Fe(Ⅱ)對(duì)Ca2+、Pb2+、Cd2+的吸附動(dòng)力學(xué)過程不符合一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型,但與二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型具有較好的擬合性。HPCS-Fe(Ⅱ)對(duì)Cu2+、Pb2