改性壳聚糖研究现状及在农业中应用展望.pdf

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1、第10期总第２44期农业科技与装备Ｎｏ.10ＴｏｔａｌＮｏ．２44２０１4年10月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔOct.２０１4改性壳聚糖研究现状及在农业中应用展望刘时光，赵云龙（沈阳农业大学土地与环境学院，沈阳100866）摘要：壳聚糖是自然界含量丰富的高分子有机物，改性后的壳聚糖被赋予更优异的理化性质，可广泛应用于土壤中的重金属吸附。介绍并对比目前常见的壳聚糖改性方式，分析巯基酯化壳聚糖对重金属吸附的机理，为巯基酯化壳聚糖在农业环境保护中的应用提供理论依据。关键词：改性壳聚糖；重金属；吸附；农业环境保护；应用中图分类号：X703文

2、献标识码：Ａ文章编号：1674-1161（2014）10-0072-02甲壳素是自然界资源丰富的可再生资源，每年合液中。交联多在分子间发生，也不排除在分子内发生，成的甲壳素有100亿t之多。壳聚糖（Chitosan）是甲主要是醛基与壳聚糖的氨基发生shift碱反应，其次壳素（Chitin）的重要衍生物，其结构中包含—NH2才是醛基与羟基的反应。常用的交联剂主要有甲醛、和—OH基团，对金属离子具有较强的结合作用，且乙二醛、戊二醛等。壳聚糖交联后形成网状的壳聚糖具有无毒、可生物降解等优点。但是，在酸性条件下，聚合物（壳聚糖树脂），从而改善了壳聚糖的机械强壳聚糖所带有的正电荷与金属阳离子会产生

3、静电排度。壳聚糖大分子中含大量氨基、羟基等亲水性基团，斥，导致配位能力减弱，影响吸附效果；而在碱性条件在水、酸性、碱性溶液中容易溶胀甚至流失，导致其稳下，金属阳离子容易生成氢氧化物沉淀，使吸附剂失定性较差；而交联后，壳聚糖稳定性增加。以戊二醛为去作用。因此，如何改善壳聚糖在环境治理领域中的交联剂，以羧甲基壳聚糖为原料，制备阳离子型树脂，2+应用，是壳聚糖研究中最热门、最活跃的课题之一。对Cu进行吸附试验，结果表明：以戊二醛为交联剂2+1接枝改性壳聚糖形成的树脂不溶于水，同时也不溶于酸和碱；对Cu接枝改性是对壳聚糖改性的主要方式之一，它通进行吸附，5min内达到平衡，饱和吸附容量为92.2

4、2过改变壳聚糖的表面形态来增加有效吸附位点，从而mg/g，吸附后对其进行脱洗，重复利用6次后吸附量提高改性壳聚糖的吸附能力。引入羧基后，可得到完没有下降。可见，以戊二醛为交联剂对羧甲基壳聚糖全溶于水的含阴离子的壳聚糖，改善了壳聚糖螯合重交联后制成的树脂，具有抗酸碱性好、吸附容量大、吸金属离子的能力，提高了对金属离子的吸附能力。酰附速度快、可再生、可重复使用等特性，是性能良好的化生成的产物种类，与催化剂种类和酰基结构有关。阳离子交换树脂。经羧甲基改性后再进行交联反应的酰化破坏了壳聚糖生物大分子间的氢键，改变其晶体壳聚糖吸附重金属的能力明显提高，这是一种有效的结构，改进其溶解度；脱乙酰壳多糖

5、更容易发生酯化改性方法，但是很多交联剂都具有毒性，为后续的处反应；浓硫酸、氯磺酸、SO2及SO3磺化试剂是主要的理带来困难。磺化试剂；与壳聚糖相比，羧甲基壳聚糖铜离子有较3巯基酯化壳聚糖强的络合能力，利用等温吸附研究羧甲基壳聚糖对污分子间氢键的存在，使得壳聚糖机械强度弱且水2+染土壤Cd的吸附作用，发现羧甲基壳聚糖螯合剂能解性较差，只能溶于酸性溶液中，限制了其作为高分2+提高土壤吸附Cd的解吸效率，Fretmdlich吸附等温子絮凝剂的应用范围。利用巯基对壳聚糖进行改性，式可以描述吸附过程。可破坏壳聚糖原有分子结构及氢键，同时引入重金属2交联改性壳聚糖离子的强配位基巯基—SH，得到吸附效

6、果更好的高壳聚糖可以通过双官能团的醛或酸酐进行交联，分子絮凝剂。巯基乙酸（TGA）是较为常用的对壳聚糖交联的主要目的是使产物性能稳定，不溶解于酸性溶进行巯基引入的试剂，它是含硫有机化合物，用作制备环氧树脂、双酚A的催化剂，是日用化妆品冷烫精收稿日期：2014-09-06及脱毛剂的主要原料。根据Person定义的软硬酸碱作者简介：刘时光（1988—），男，硕士，从事环境污染控制方面研究工作。理论，TGA属于软碱，能与属于软酸的各种金属离子２０１4年第10期刘时光等：改性壳聚糖研究现状及在农业中应用展望73形成稳定的螯合物，在碱性介质中也常被用作铜、银、直接排放，由污水灌溉农田引起的农业环境

7、污染情况锌等金属离子的掩蔽剂。TGA与壳聚糖发生酰胺反十分严重。目前常见的土壤中重金属处理方法分为两应的过程是：首先活化剂EDC·HCl与巯基乙酸反应类：一是直接去除土壤中的重金属，在不改变其化学形成具有氨基反应活性的O—酰基脲中间体，然后该形态的条件下进行分离，具体方法有生物法、电渗析中间体再与壳聚糖氨基进行反应，通过酰胺键将巯基法、离子交换法等；二是改变重金属在土壤中的存在引入到壳聚糖中，最后活化剂EDC·HCl被释放出来。形态