2024-01-09 17:51:35
壳聚糖在水处理中的作用及应用
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壳聚糖概述
壳聚糖是直链型高分子多糖化合物，含有氨基和羟基，可发生水解、羟甲基化、磺化、氧化、络合、缩合等反应。由于壳聚糖分子中有游离氨基存在，具有阳离子型聚电解质性质，可直接作絮凝剂，也可经改性后作絮凝剂使用。
壳聚糖作用特点
就理化性质来说，壳聚糖呈白色粉末状，无臭无味、无毒。由于是生物基高分子，具有很好的生物相容性、生物降解性、细胞亲和性等独特性质，所以对于环境的污染较小。
壳聚糖在水处理中的作用主要是吸附和絮凝，当它溶解在酸性介质中以后，胺基质子化，表现出阳离子的特性，又具高分子絮凝剂的架桥、网捕作用，能捕集水中的有机物和重金属离子，还能抑制水中微生物的繁殖和生长，具有一定的杀菌作用，可作吸附剂、絮凝剂、螯合剂、饮用水的净化剂、饮料及果汁的澄清剂和污泥调理剂等。
壳聚糖应用
1.废水处理剂
由于壳聚糖分子中含有酰胺基、氨基及羟基，随着氨基的质子化，表现出阳离子型聚电解质的作用，壳聚糖能与金属离子发生螯合作用。利用络合作用、螯合作用，壳聚糖能有效地吸咐或捕集溶液中的Hg2+、Ca2+、 Zn2+、 Cu2+、Ag+、Au+、Pt4+、Pd2+等重金属离子，这在工业上已有应用了。壳聚糖的吸附量是粒状活性碳的数倍且易处理回收，原料无毒，不存在二次污染，吸附成本低。
壳聚糖分子不仅对重金属有鳌合作用，还可有效地絮凝吸附水中带负电荷的微细颗粒。用壳聚糖作絮凝剂，用于处理城市下水道、生活污水和食品厂、酿造厂排放的有机污水，能有效沉淀污水中的悬浮物。
2.饮用水的净化高手
目前，城市居民使用的净水器，大多是用活性炭净水剂，虽可抑制水中细菌，但不能除去来自水中的卤化物和重金属离子。日本山南隆德等在这方面有过研究，曾制得含壳聚糖的净水剂。壳聚糖与皂土结合使用，可沉淀饮用水中的微粒和有害物质，减少水中细菌数量，更快地澄清水质，使水质变得更加甘甜适口，而壳聚糖的用量小，产生沉淀少并能生物降解，是目前净化饮用水中铝盐的理想替代物。发达国家已广泛将壳聚糖用于净化水质。
3.污泥调理剂
城市污水厂污泥中固体物主要是胶质微粒，其结构复杂，与水亲和力很强，为此污泥在脱水前先进行调理，改善污泥的过滤和脱水性能，常用方法是化学调理。化学调理的原理是使带有电荷的无机或有机调理剂在污泥胶体颗粒表面起化学反应，中和污泥颗粒电荷，使水从污泥颗粒中分离出来，同时利用架桥作用使污泥颗粒凝聚成大的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗(SRF)。调理效果的好坏与调理剂种类、投加量以及环境因素有关。壳聚糖被认为是一种较为出色的污泥调理剂。壳聚糖为线性阳离子高分子絮凝剂，能有效地改善污泥脱水性能。
4.处理核污水
据悉，1989年4月7日，前苏联“麦克”级核战略攻击潜艇“共青团”号在挪威北部海域沉没，42名官兵遇难。这艘核潜艇上装备有两枚核攻击鱼雷。核潜艇中的铀、钚等放射性物质一旦泄露，挪威海域将600年不能捕鱼。
1993年，俄罗斯政府将四年前沉没的“共青团”号核潜艇从挪威海中捞起，用从日本购买的大量甲壳质物质粉（壳寡糖初级原材料）做成放射吸附剂，并用冻状的壳聚糖（壳寡糖次级原材料）填于船舱，进行防止核辐射外泄的处理，牢固地吸附了放射性物。
由此可见，壳聚糖对减轻放射性物质的毒副作用方面效果非常明显。
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壳聚糖由于其特殊的结构，作为絮凝剂处理废水效率高，用量少，效果好。壳聚糖絮凝剂在活性污泥调理中可以大大改善污泥的脱水性能，提高污泥的燃烧热值，降低污泥的处理费用。更重要的是，壳聚糖作为一种天然有机高分子化合物，无毒无害，无二次污染且资源丰富，完全符合清洁生产的要求。
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