不同分子量的壳聚糖及其季铵盐的制备与絮凝性能的研究

摘要

分子量是壳聚糖的一个重要的分子参数，不同分子量的壳聚糖不仅性质差异很大，而且直接影响其衍生物的制备和性质。壳聚糖及其季铵盐作为天然和改性高分子絮凝剂具有无毒、不存在二次污染、使用方便等优点；但生产成本高，应用受限。而无机絮凝剂虽然价格便宜但存在一定的应用缺陷，因此，寻找规模化生产合适分子量的壳聚糖及其季铵盐、将无机絮凝剂和天然有机絮凝剂复配使用达到最佳的效果，是目前甲壳素化学和絮凝化学研究的热点和难点之一。 本论文应用Y射线辐照技术对壳聚糖进行降解处理，制备不同分子量的壳聚糖，并对不同分子量的壳聚糖进行改进的季铵化改性，研究了Y射线辐照剂量对壳聚糖分子量的影响，以及壳聚糖的辐照剂量、反应时间、温度、摩尔比等对季铵盐取代度的影响。结果表明：(1)辐照剂量越大，壳聚糖的重均分子量降低的越多，(2)辐照剂量、反应时间、温度及摩尔比的增大，季铵盐取代度也随之增加。制备壳聚糖季铵盐的最佳反应条件为：壳聚糖与环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1：3、反应温度是80℃、反应时间为1 0小时。 研究了不同分子量的壳聚糖、壳聚糖季铵盐以及它们与聚合氯化铝(PAC)复配使用的絮凝性能。结果表明：(1)分子量的影响是：壳聚糖、壳聚糖季铵盐的分子量越大，絮凝效果越好，但是，辐照了50 kGy的壳聚糖制备的季铵盐效果最好。(2)浓度的影响是：辐照了50 kGy的壳聚糖制不同分子量的壳聚糖及其季铵盐的制备与絮凝性能的研究备的季铵盐0.5 ppm与PAC 4 ppm配合使用在整个pH范围内絮凝效果最佳；其次是壳聚糖0.7 ppm与PAC 7 ppm配合，纯的壳聚糖季铵盐4.5 ppm效果与之相当。(3)pH的影响是：pH对纯的壳聚糖和PAC的絮凝性有显著的影响，且在pH为7时都有较好的絮凝效果。(4)在絮凝的最佳条件下，几种絮凝剂对重金属铅离子(pb<'2+>)都有达到97％以上的优良去除效果。(5)壳聚糖、壳聚糖季铵盐及它们与PAC配合絮凝是电中和、粘结架桥及鳌合作用等几种机理共同作用的结果。论文研究的结果不仅为甲壳素化学和无机絮凝化学的交叉应用提供了数据参考，而且为采用絮凝方法处理污水提供了更有效的途径。

目录

文摘

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声明

第一章、绪论

1.1、壳聚糖的性质

1.1.1、壳聚糖的物理性质

1.1.2、壳聚糖的结构特征

1.2、壳聚糖的化学改性研究现状

1.3、壳聚糖季铵盐的制备及应用现状分析

1.3.1、壳聚糖季铵盐的制备现状

1.3.2、壳聚糖季铵盐的应用现状

1.4、低分子量壳聚糖制备与应用研究进展

1.4.1、低分子量壳聚糖的制备

1.4.2、低分子量壳聚糖的应用

1.5、絮凝剂概况

1.5.1、絮凝剂在水处理中的作用

1.5.2、絮凝剂研究现状

1.5.3、絮凝剂的发展趋势

1.6、本论文研究的目的及意义

第二章、不同分子量壳聚糖及其季铵盐的制备与表征

2.1、前言

2.2、实验部分

2.2.1、实验原料与试剂

2.2.2、实验仪器与设备

2.2.3、实验方法

2.3、结果与讨论

2.3.1、不同分子量壳聚糖及其季铵盐的结构表征

2.3.2、热性能分析

2.3.3、γ-射线辐照对壳聚糖的降解作用

2.3.4、反应条件对壳聚糖季铵盐取代度的影响

2.4、结论

第三章、不同分子量壳聚糖及其季铵盐的絮凝性能研究

3.1、前言

3.2、实验仪器及方法

3.3、结果与讨论

3.3.1、壳聚糖与壳聚糖季铵盐的分子量对絮凝性的影响

3.3.2、壳聚糖及其季铵盐的浓度对絮凝效果的影响

3.3.3、壳聚糖的脱乙酰度对絮凝性的影响

3.3.4、壳聚糖季铵盐的取代度对絮凝的影响

3.3.5、pH对絮凝性的影响

3.4、结论

第四章、不同分子量的壳聚糖及其季铵盐配合PAC使用的絮凝性

4.1、前言

4.2、实验仪器及方法

4.3、结果与讨论

4.3.1、壳聚糖及其壳聚糖季铵盐与PAC配合使用的浓度对絮凝的影响

4.3.2、不同分子量壳聚糖及其季铵盐与PAC配合对絮凝的影响

4.3.3、pH对絮凝的影响

4.4、对金属离子的去除效应

4.5、絮凝机理探讨

4.5.1双电层压缩机理

4.5.2、吸附电中和作用机理

4.5.3、吸附架桥作用机理

4.5.4、沉淀物网捕机理

4.5.5、螯合作用

4.6、结论

第五章、结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

论文发表情况