甲壳素、壳聚糖及其衍生物在环保上的应用

摘要

随着人们环保意识的加强,探询天然环保材料已成为环境科学研究者工作的热点.甲壳素、壳聚糖及其衍生物以其天然环保资源丰富的特点引起了广泛的重视.甲壳素(chitin)又名甲壳质、壳蛋白、几丁、几丁质等,是一种天然有机高分子多糖,广泛存在于昆虫和甲壳动物(虾、蟹等)的甲壳中,少数真菌和绿藻等低等植物的细胞壁中也含有甲壳素,是一种十分丰富的天然资源.用浓碱处理甲壳素可以脱乙酰基而得到壳聚糖(chitosan),壳聚糖的学名叫β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-葡萄糖,也是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体.甲壳素与壳聚糖在农业,医药等诸多领域都有广泛的研究,本文探讨了他们在环保方面的应用:在对工业废水中有害物质的脱除方面,甲壳素与壳聚糖分子中均含有酞胺基及氨基,因此吸附性很强,并且甲壳素的酞胺基具有离子交换功能能与许多重金属离子鳌合,甲壳素与壳聚糖能特别有效地除去水中的有害物质,如对汞、铅、锌、铜、铬、怀、铀等金属离子的脱除能力已得到证实.甲壳胺的其它衍生物,可有效地从一些工业废水中除去CH<,3>H<,g>Cl,CH<,3>H<,g>OAc,也可用于从海水中提取铀等金属.壳聚糖还可与活性炭及纤维素混合制成染料吸附剂.壳聚糖在食品加工废水处理的应用中,壳聚糖主要的应用领域仍然是作为高分子絮凝剂,壳聚糖可使各种食品加工废水的固形物减少70﹪-98﹪;当壳聚糖与其它阳离子聚合物或多价无机盐结合使用时,其效果比合成聚合物更有效.用壳聚糖凝集的固形物富含蛋白质,它们还可以直接添加到饲料中.甲壳素/壳聚糖在减轻造纸工业对环境污染中的应用主要是作为助留剂,壳聚糖在酸性介质中可呈阳离子性,其相对分子量非常大,使它们发生聚集;而且壳聚糖是长链高分子,可和填料和纤维发生架桥作用,现时吸附若干个粒子,而达到高的留着率.随着壳聚糖用量的增加和相对分子质量的增加,可以提高纤维和填料的单程留着率和纸机白水的循环利用.本文还对甲壳素、壳聚糖及其衍生物开发利用过程中易造成的负面影响加以分析,提出最大限度的降低甲壳素及其衍生物在环保方面的副作用,使其正地成为环保佳品必将是未来几年的研究热点.