甲殼素類樹脂物理性質和制備方法

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

[物理性質]甲殼素(chitin)也稱殼多糖、聚乙烯胺基葡萄糖，是N-乙酰-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵形式連接而成的多糖，廣泛分布于自然界甲殼綱動物(蝦、蟹、昆蟲)的甲殼、真菌(酵母、霉菌)的細胞壁和植物的細胞壁中。

甲殼素具有無毒、無味、耐堿、耐熱、耐曬、耐腐蝕、不畏蟲蛀等特點，因此可廣泛應用于紡織、印染、食品、醫藥、化妝品、污水處理等領域，尤其是在水處理中的應用力較廣泛，可用作吸附劑、絮凝劑及分離膜材料等，用于染料廢水的脫色，飲用水的凈化，重金屬離子的回收等，是一種性能優良、開發應用前景廣闊的新型水處理材料。

[制備方法]在甲殼素的實際應用過程中，需對甲殼素進行化學修飾，使其成為應用價值高的多功能系列衍生物。

①N，O-羧甲基殼聚糖是水溶性的兩性化合物。其制備方法為：在10L的燒杯中加入200g的殼聚糖，再計入2000mL的異丙醇，在一定溫度下攪拌20min。再將一定濃度的氫氧化鈉分數次加入到燒瓶中，繼續攪拌45min。然后，再分數次加入一氯乙酸240g，待反應物加熱保溫3h后，加入蒸餾水170mL。用pH計測定反應液pH值，添加有機酸調節pH值到7.0。過濾反應混合物，并經多次洗滌過濾，收集產品并真空干燥，最后可得N，O-羧甲基殼聚糖。

②溴化鉀殼素在5L的燒杯中加入100g的甲殼素粉末，400mL40%的NaOH溶液，使甲殼素粉末呈懸浮狀。在一定溫度下反應1h，并放置20h。然后加入200mL的異丙醇進行反應。隨后加入1700mL的溴化物和痕量碘繼續反應24h。在一定溫度下再經過48h反應后，過濾產品并充分水洗，烘干得溴化甲殼素，其收率為69%。

③堿性甲殼素/殼聚糖在5L的燒杯中加入200g的甲殼素粉末，800mL 40%的NaOH溶液(內有添加劑)在一定溫度下放置1h后，并在-20℃條件下保持24h，即可得堿性甲殼素。

堿性殼聚糖的制備方法：將甲殼素加入40%的氫氧化鈉溶液中，在100～190℃的蒸汽作用下維持30～270min，即可制成。

[應用]

①吸附金屬離子

實例1：甲殼素吸附水中溶解的Cr(VI)離子。水溫30℃，pH=2，離子強度5mmol/L的條件下，甲殼素對Cr(VI)的最大吸附量為13.1mg/g。甲殼素對Cr(VI)的吸附主要是游離氨基靜電吸附Cr2O72- ，且吸附符合Langmuir吸附等溫線。

實例2：菌絲體甲殼素去除水體Ni2+。甲殼素作為水處理劑，在較大pH值變化范圍內，對Ni2+與檸檬酸鎳都有較高的吸附容量。甲殼素在吸附金屬離子的同時，對H+有吸附作用，且H+是金屬離子的競爭性抑制劑。將甲殼素與市售吸附樹脂相比，其對陽離子(Ni2+)和絡合陰離子[檸檬酸鎳Ni(cit)2-]的吸附特性類似于陽離子交換樹脂。同時，甲殼素不會帶來二次污染，是一種具有廣泛應用前景的環保型工業水處理劑。

②處理某些廢水甲殼素為載體吸附金屬Ni2+處理含氰廢水。甲殼素吸附金屬離子(Ni2+)作為載體催化氧化處理含氰廢水是可行的，氰化物去除率為99%以上。吸附了Ni2+的甲殼素做載體催化氧化處理含氰廢水較佳的工藝條件為:廢水的pH值為8.0～9.0，空氣流量為4.5L/min，Ni-甲殼素與廢水質量比為1.2×10-3，反應時間3h。經重復試驗在該工藝條件下，氰化物的去除率可達99.4%。

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