【正文】 1 殼聚糖 /高嶺土復(fù)合材料對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的脫色研究 學(xué) 生： * 指導(dǎo)教師： * （ **** 機(jī)械與材料學(xué)院 ） 摘 要 ： 本文制備了殼聚糖 /高嶺土復(fù)合材料。探討了復(fù)合 材料的用量、亞甲基藍(lán)溶液初始濃度、體系溫度、復(fù)合材料中高嶺土的比例對(duì) 亞甲基藍(lán)溶液的脫色 性能的影響。結(jié)果表明： 殼聚糖 /高嶺土復(fù)合材料在復(fù)合材料用量越多、亞甲基藍(lán)溶液的初始濃度越低、體系溫度越高的情況下，其對(duì) 亞甲基藍(lán)溶液的脫色 性能越好 。其中 25/20 實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過 180min脫色， 脫色率可達(dá)到 % 關(guān)鍵詞： 殼聚糖； 高嶺土； 亞甲基藍(lán)；脫色 The research of chitosan /kaolin posite material about the adsorption to methylene blue solution Student: Liangliang Ren Supervisor: Zongzhi Hu College of Mechanical amp。 Material Engineering, China Three Ges University Abstract:The passage prepares the chitosan /kaolin posite material, and discusses the influence of the effect of the chitosan /kaolin posite material about fading the methylene blue solution in diverse conditions,such as the amount of posite material, the initial concentration of methylene blue solution,system temperature,the kaolin39。s proportion of the posite result demonstrates that the effect of the chitosan /kaolin posite material for fading the methylene blue solution is better as long as the more amount of the chitosan /kaolin posite material, the lower initial consistency of the methylene blue solution,the higher system 20/25 experimental group after fading for about 180 min, the decolorization rate reached % Keywords : chitosan。kaolin。 methylene blue。 decolorization 2 前言 現(xiàn)今，環(huán)境問題日益受到人們的關(guān)注，而印染廢水的處理成為人們普遍關(guān)注的問題，現(xiàn)代工業(yè)大量排放的有機(jī)廢水不但對(duì)環(huán)境有著極大的影響，同時(shí)也對(duì)人類的健康生活有著威脅。對(duì)該類廢水常用活性碳、活性粘土、煤渣，活性硅藻土等吸附劑對(duì)其進(jìn)行脫色處理，但這些吸附劑存在成本較高、再生困難等缺陷，因此尋求新的吸附劑對(duì)有機(jī)物污染物進(jìn)行脫色處理成為人們的迫切要求。 治理染料廢水行之有效的途徑是先通過物理化學(xué)方法將其進(jìn)行預(yù)處理脫色 ,然后通過后續(xù)生化處理 ,達(dá)到綜合治理的目的。 殼聚糖是一種無(wú)毒、無(wú)污染并可生物降解的天然高分子，價(jià)廉易得。 殼聚糖是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì) (chitin)經(jīng)過脫乙酰作用得到的，化學(xué)名稱為聚葡萄糖 胺 (14)2氨基 BD葡萄糖，自 1859年，法國(guó)人 Rouget首先得到殼聚糖后，這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注 。 殼聚糖對(duì)許多物質(zhì)具有 螯合 吸附作用， 可以 用于治理重金屬?gòu)U水、凈化自來(lái)水 。 此外，殼聚糖能通過絡(luò)合及離子交換的作用，對(duì)染料、蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、酶、鹵素等進(jìn)行吸附，用于染料廢 水、印 染廢水、食品工業(yè)廢水的處理，從而凈化環(huán)境，保護(hù)人類健康。 高嶺土尾礦經(jīng)處理后，具有良好的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)，且孔道大小多在分子尺寸范圍內(nèi)，故呈現(xiàn)很好的選擇吸附性能，將成為應(yīng)用廣泛的新型環(huán)保吸附劑原料。 通過用熱處理和酸浸改性法制備高比表面改性高嶺土材料，增大比表面積和增加表面修飾來(lái)提高吸附能力，并研究高嶺土尾礦對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的吸附性行為，獲得了高嶺土尾礦處理亞甲基藍(lán)的最佳工藝條件，結(jié)果用于實(shí)際廢水的處理，效果良好。 本課題主要探究殼聚糖 /高嶺土復(fù)合材料不同比例、不同用量、不同亞甲基藍(lán)溶液初始濃度，不同體 系溫度對(duì)殼聚糖 /高嶺土復(fù)合材料吸附亞甲基藍(lán)的性能的影響。 3 1. 緒論 殼聚糖簡(jiǎn)介 殼聚糖是天然類多糖甲殼素的重要衍生物，甲殼素廣泛存在于甲殼類動(dòng)物如蝦蟹及昆蟲等的外殼以及許多低等植物如菌藻類的細(xì)胞壁中，是自然界中儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素的最豐富的天然高分子材料。在實(shí)驗(yàn)室中可以用幾丁質(zhì)經(jīng)過脫乙酰作用得到，化學(xué)名稱為聚 葡萄糖 胺 (14)2氨基 BD 葡萄糖。純殼聚糖是一種白色或灰 白色半透明的片狀或粉狀固體，無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒性，純殼聚糖略帶珍珠光澤。殼聚糖具有可降解性、良好的成膜性、良好的生物相容性及一定的抗菌和抗腫瘤等優(yōu)異性能。廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、環(huán)保等行業(yè)，素有萬(wàn)能多糖的美譽(yù)。 殼聚糖的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 殼聚糖具有良好的生物相溶性 安全無(wú)毒、保濕抗菌，價(jià)廉易得，從結(jié)構(gòu)上看 (圖 1)，其分子鏈上有許多可參與反應(yīng)的基團(tuán)，可按要求進(jìn)行改性 [1]。它有類同于葡聚糖胺的結(jié)構(gòu)特性，在其大分子結(jié)構(gòu) 如圖 11 中含有豐富的羥基和氨基，這些活性基團(tuán)可以和其它物質(zhì)的分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過?；?、羥基化、氰化、醚化、烷基化、酯化、酰亞胺化、疊氮化、成鹽、螯合、水解、氧化、鹵化、接枝與交聯(lián)等反應(yīng)，可制備殼聚糖衍生物 [2]。殼 聚糖分子當(dāng)中含有大量游離氨基和羥基，能與重金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，因此可有效用于含重金屬離子的工業(yè)廢水的處理、貴重金屬離子富集與回收等方面。同樣殼聚糖作為一種高分子絮凝劑，在吸附程中存在離子交換，氫鍵吸引，物理吸附等作用，并以其獨(dú)有的絮凝，成膜，吸附，鰲合等性能在印染廢水脫色研究中得到廣泛應(yīng)用 。 圖 11 殼聚糖的結(jié)構(gòu)式 殼聚糖的應(yīng)用 由于殼聚糖的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)和資源優(yōu)越性，在許多方面都顯示出獨(dú)特的功能特性，在食品、農(nóng)業(yè)、水處理、日化及生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域都有很高的實(shí)用價(jià)值。 （ 1） 殼聚糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用 殼聚糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要有： ，該劑利用殼聚糖的絮凝作用，可作為許多液體產(chǎn)品或半成品的除雜劑。例如，用于糖汁澄清，取得了極好的效果。單4 寧酸與殼聚糖并用處理糖蜜，能有效地澄清糖蜜，即使糖蜜的固形物含量高達(dá) 50%～60%，膠體雜質(zhì)也能迅速凝集沉降。另外，在酒類、果汁除濁方面，也取得了良好的效果 [2]。 ， 殼聚糖可抑制細(xì)菌、霉菌生長(zhǎng)， 因此常加于腌制食品中或用于海產(chǎn) (蝦 )、水果 (荔枝、獼猴桃 )的保鮮。由于極性基團(tuán)的存在，殼聚糖對(duì)水有很高的親和力和持水性，這對(duì)半干半潮食品的保濕有重要作用。 ，殼聚糖和殼聚糖的脂肪酸絡(luò)鹽可作為脂肪清除劑添加到食品中，成為緊俏的減肥食品。另外， 殼聚糖是很方便的成膜材料，而且這種膜是可食用膜，同時(shí)又可在水和熱水中保持原狀，因此特別適合于固體、液體食品的包裝。香腸腸衣類的膜也是殼聚糖與其他物質(zhì)復(fù)合制成的。 （ 2） 殼聚糖在醫(yī)用方面的應(yīng)用 隨著醫(yī)用科技的發(fā)展，殼聚糖做為一種新興醫(yī)學(xué)材料被廣泛地應(yīng)用于 醫(yī)用，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。 殼聚糖具有良好的生物相容性和生物降解性，降解產(chǎn)物一般對(duì)人體無(wú)毒副作用，在體內(nèi)不積蓄，無(wú)免疫原性，因而在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著極廣闊的前景。已開發(fā)和潛在的應(yīng)用實(shí)例包括人工皮膚 (創(chuàng)傷敷料 )、手術(shù)縫合線與骨修復(fù)材料、抗凝血?jiǎng)┖腿斯ね肝瞿?、藥物制劑和藥物釋放劑等。此外，利用其成膜性、可吸收性和殺菌性，用于制備人造皮膚、人造血管、手術(shù)縫合線、用作止血?jiǎng)┖蛡谟蟿?、抗腫瘤劑、免疫促進(jìn)劑和抗膽固醇劑，又可作為人工腎的吸附解毒劑，脫內(nèi)毒素超濾膜。作為藥用輔料，其粘性、可壓性、流動(dòng)性和崩解性均非常優(yōu)秀 ，也可廣泛用于緩釋劑及胃漂浮片上。 殼聚糖可增強(qiáng)動(dòng)物免疫監(jiān)控系統(tǒng)，具有調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能，使胰島素分泌正常，抑制血糖升高，降低血脂?？山档脱搴透闻K中的膽固醇濃度，用作降膽固醇劑 。殼聚糖能調(diào)節(jié)體內(nèi)的 pH 值到弱堿性，提高胰島素的利用率，有利于防治糖尿病 [3]。 除此之外，殼聚糖曾在 1991 年被歐美學(xué)術(shù)界譽(yù)為繼蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素和無(wú)機(jī)鹽之后的第六生命要素。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，殼聚糖對(duì)疾病的預(yù)防和保健作用有：強(qiáng)化免疫功能；降低膽固醇；降血壓，降血糖，強(qiáng)化肝臟機(jī)能；使血管擴(kuò)張，從而改善腰酸背痛癥狀；治療燒傷，燙 傷，加速外傷愈合；防止胃潰瘍，吸附體內(nèi)有害物質(zhì)并排出體外等。此外，殼聚糖還能夠用作凝膠化試劑，生物傳感器，合成人工器官（人工皮膚、粘膜、腱、牙、骨）及骨固定棒材，還可作減肥藥使用。 （ 3）殼聚糖在水處理方面的應(yīng)用 環(huán)境保護(hù)正日益受到人們的關(guān)注，尤其是水環(huán)保 [4]。 殼聚糖有良好的吸附性能，可用于金屬富集、回收、分離、污水處理等。應(yīng)用殼聚糖從工業(yè)廢水中回收銅已達(dá)工業(yè)化。殼聚糖分子因?yàn)橛邪被嬖?，成為天然?yáng)離子絮凝劑，而一般的污物帶有負(fù)電荷，因而殼聚糖可使帶相反電荷的物質(zhì)膠凝而沉淀。殼聚糖對(duì)于活性污泥有很強(qiáng)的絮凝 作用，能5 有效地處理食品工業(yè)廢水，沉淀廢水中的懸浮物。殼聚糖對(duì)許多物質(zhì)具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和與氨基相鄰的羥基與許多金屬離子 (如 Hg2 + 、 Ni2 + 、 Cu2+ 、 Pb2 + 、Cd2 + 、 Ag2 + 等 )[5] 能形成穩(wěn)定的螯合物 ， 用于治理重金屬?gòu)U水、濕法冶金中分離金屬離子及在凈化自來(lái)水等。 自來(lái)水的 消毒 ，普通使用 氯氣 或 漂白粉 ，雖然消毒效果好，成本低，但在自來(lái)水中會(huì)產(chǎn)生和殘留 三氯甲烷 、 四氯化碳 、 二氯甲烷 、 二氯乙烯 、鄰二氯苯、 對(duì)二氯苯 、氯代愈創(chuàng)木酚 、氯代酚等鹵代物，研究表明，有些氯代物是致癌物或潛在致癌物，因此現(xiàn)在許多國(guó)家的自來(lái)水廠已不用這種消毒方法，我國(guó)則還普遍采用，而且用量很大，常 常在打開自來(lái)水龍頭時(shí)有一股嗆鼻的氯氣味，水中的氯代物品種多，嚴(yán)重影響人民群眾的健康?，F(xiàn)在各種各樣的 家用凈水器 銷路看好，是人們認(rèn)識(shí)到飲水對(duì)健康的重要性而采取的一種保護(hù)措施。但這些 凈水器 中裝的大都是活性炭，而活性炭雖能除去自來(lái)水中一些雜質(zhì)，卻不能有效地吸附鹵代物。殼聚糖卻能有效地除去自來(lái)水中的這些鹵代物。將殼聚糖按照前述制備纖維的方法 紡絲 ，切成 3cm長(zhǎng)的 短纖 雌，加工成 棉絮 狀，即成 凈水劑 。用這種凈水劑與 人造絲 和活性炭作比較，即可見其獨(dú)特的作用。 此外 ， 殼聚糖能通過絡(luò)合及離子交換的作用，對(duì)染料、蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、酶、鹵素等進(jìn)行吸附，用于染料廢水、印染廢水、食品工業(yè)廢水的處理 [6] ，從而凈化環(huán)境，保護(hù)人類健康。 （ 4） 殼聚糖在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 殼聚糖可作許多糧食、蔬菜種子的處理劑，激發(fā)種子提前發(fā)芽，提高發(fā) 芽率和抗病力，這是殼聚糖應(yīng)用的一個(gè)新的領(lǐng)域。例如，通過殼聚糖溶液對(duì)玉米種子進(jìn)行拌種處理，可以減輕甚至消除玉米的黑穗病 [7]。 利用殼聚糖的抗菌能力和改善土壤的作用 ， 可將殼聚糖與可溶性蛋白合成液體土壤改良劑 ， 這種改良劑有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和可降解性 ， 降解后是優(yōu)質(zhì)的