壳聚糖衍生物在印染废水处理中的应用


  ①羧甲基壳聚糖。羧甲基壳聚糖是壳聚糖羧甲基化产物,具有很好的水溶性,甲壳素/壳聚糖在碱性条件下与氯乙酸反应可得羧甲基化壳聚糖。壳聚糖变成羧甲基壳聚糖后,水溶性大大提高了,分子链上的羧基能与一些溶于水的染料结合,从而起到脱色的作用,特别是对阴离子型染料,主要是由于壳聚糖羧甲基化后,溶于水时产生阳离子,容易吸附含负离子的染料,相应地对含阳离子的染料的去除效果就太理想了。因此,羧甲基壳聚糖主要用于去除废水中的水溶性染料,优点主要有染料去除率高、沉降性好等。

  ②季铵化壳聚糖。季铵盐类抗菌剂综合成本低、杀菌效果好,因而广泛用于农业、生活、医疗等领域。季铵盐能与壳聚糖发生反应,改性得到的壳聚糖季铵盐既有壳聚糖原有良好的絮凝性、成膜性、生物相容性和生物降解等性能,也具有了典型的季铵盐的性质,如抗菌抑菌性。壳聚糖与季铵盐的反应主要有两种,一种是壳聚糖上的氨基与季铵盐反应, 主要是通过用过量卤代烷和壳聚糖反应,最终产物是卤化壳聚糖季铵盐。另一种合成方法是通过用含有环氧烷烃的季铵盐和壳聚糖反应。

  ③壳聚糖Schiff碱。壳聚糖不溶于水的特点,不仅大大缩窄其使用范围,而且在对壳聚糖进行改性时也要充分结合这一特点。将壳聚糖变成壳聚糖Schiff碱是比较常用的化学改性方法,壳聚糖Schiff碱的应用范围较广,如反应保护剂、污水处理、金属离子检测等。壳聚糖Schiff碱主要是通过壳聚糖与醛酮类物质反应制成的。壳聚糖上氨基和羟基两种活性官能团,壳聚糖与醛酮类物质反应能对氨基进行保护,从而靶向地对羧基进行反应改造,之后还可以比较容易地将氨基上的保护基去掉。另外,反应得到的Schiff碱还可以用于合成N-衍生物。壳聚糖通过以上化学改性方法得到的Schiff碱,可作为一种反应的保护剂,先氨基进行保护,再进行O-取代反应,再脱掉O-衍生物分子链上的的醛基,可定点定量地引入改性剂。壳聚糖分子链上含有大量的氨基和羟基,对金属离子具有良好的吸附性能,同时可生物降解,因而被广泛用于工业污水处理和对某些金属离子的检测等诸多方面。Schiff碱与过渡金属络合生成金属络合物,在基本有机合成中可作为金属催化剂用。

  ④交联、接枝共聚改性壳聚糖。壳聚糖有一些缺点例如机械性能不理想、热稳定性差等。壳聚糖的另外一个重要的使用限制是它可溶于酸性介质。因此,在酸性条件下不能用作不溶性吸附剂,除非经过了物理和化学改性。交联壳聚糖能解决这一难题。壳聚糖可与GLU、EPI或者EGDE交联。结果表明壳聚糖-EPI颗粒比GLU和EGDE交联的共聚物有更好的吸附能力。这些材料可用于脱去废水中的活性染料、直接染料和酸性染料。

  化学改性可改善壳聚糖的脱色性能和对染料的选择性、改变聚合物的物理机械性能、控制它的扩散性质以及降低吸附对环境条件的敏感性。接枝共聚是一种比较可靠的化学改性方法。