甲壳质分析和总结.docx

甲壳质，又称甲壳素(Chitin)，是许多低等动物，特别是节肢动物如虾，蟹、昆虫类， 蜘蛛类外壳的重要组成部分，也存在于低等生物如真菌，藻类的细胞壁中。甲壳素的结构与 纤维素类似，溶解性很差，化学性质也不活泼。甲壳素是自然界含量仅次于纤维素的第二大 天然有机高分子化合物。估计每年生物合成的甲壳素达数十亿吨，全世界每年水产加工后的 甲壳素废弃物约为 140 多万吨。甲壳素在我国有丰富的自然资源，如何充分利用这一宝贵的自然资源，长期以来一直是人们探索的课题。早在1811 年，Bracohnot H 首次从蘑菇中分离出甲壳素，并命名为“fangin 1823 年，Other A 发现昆虫的外皮上分布有大量的甲壳素，并用希腊语命名为Chitin 。 1859 年，Rouget C 用浓氢氧化钠处理甲壳素，使其脱乙酞化， 制备出能溶于稀有机酸的物质。1894 年 Hoppe-seder 将该物质命名为Chitosan 。 1937 年， Lobell 等人发现能把甲壳素水解成甲壳素低聚糖的甲壳素酶，1973 年，Eveleighdeng 等人发现能把壳聚糖水解成低聚糖的壳聚糖酶。1977 年，日本人首次将壳聚糖作为天然絮凝剂处理废水。近二十多年来，甲壳素和壳聚糖的研究及开发应用在全球范围内形成一股热潮。1977 年，在美国 B oston 召开了由 MIT Sea Grand Program 主办的首届国际甲壳素/壳聚糖学术会议，以后又相继在日本、意大利、挪威、美国、波兰、法国召开了专题国际会议，2000 年 9月在日本山口县召开了第八届甲壳素/壳聚糖国际学术会议和第四届亚太地区甲壳素会议。 目前，日本、美国等国家已经将甲壳素/壳聚糖应用到农业、印染、医疗、医药、化妆品及 保健品、食品添加剂、重金属回收等诸多领域上，并有商品化产品，如植物活化剂、生物反应器、固定化酶的载体以及膜的分离材料等。 1982 年以来，壳聚糖在水处理中的应用在国外日、美等发达国家已逐渐开展起来。日 本将 80%的工业甲壳素用于处理各种工业废水，现在每年用于水处理的甲壳素/壳聚糖约 500 吨，主要用于水处理及污泥处理，美国国家环保局(USEPA)也已批准将壳聚糖用于水处理， 主要将壳聚糖用于给水及饮用水的净化。 近年来我国在甲壳素方面的研究与开发活动也较活跃兴旺。1996 年 10 月中国化学会在大连召开了第一届甲壳素化学与应用研讨会， 1998 年 7 月在浙江玉环县中国化学会又召集了甲壳素专家论坛报告会，并正式成立中国化学会甲壳素研究会筹备会，以后分别召开了第二届(1999 年，武汉大学)、第三届(2001 年，浙江玉环县)、第四届(2004 年，广西北海)甲壳素学术研讨会，这些活动推动了我国甲壳素化学领域的发展。本论文的目的是在大量查阅国内外文献的基础上，利用壳聚糖这一天然高分子化合物优良的吸附和絮凝的特性，与其他混凝剂复配，考察它在水处理上的应用，研究其净水效能。 壳聚糖虽然农业、印染、医疗上的研究提出较早，但在环境治理上的实际应用研究也 只有十多年的历史，壳聚糖无毒，易于生物降解，在水处理领域中已显示良好的应用前景。我国从 20 世纪 90 年代初开始先后在一些科研院所、高等院校开始从事该领域的研究。虽然不少学者作了大量工作，提出了不少理论及方法，取得了一定的成果，但目前的治理技术研 究过程中尚有不少问题有待解决。一是目前壳聚糖价格偏高，工业品价位在15 元/kg 左右; 二是壳聚糖在酸性溶液中易流失，而处理的对象是一些成份复杂的污染物，如印染废水、农 药、合成洗涤剂、环境内分泌干扰物及消毒副产物等，由此阻碍了该技术的发展。因而，壳聚糖的净水技术还有许多工作要做。壳聚糖絮凝剂的分子量、投加量和絮凝动力学中G, GT 值等因素如何配合，才能得到满意的絮凝效果，如何通过Z eta 电位和絮体形态学理论，确定最佳的混凝剂投加量，都是摆在我们面前的研究课题。另外壳聚糖对蛋白质等有机物、染 料分子、金属离子的吸附作用的机理还有争论，一般认为是电中和凝聚和化学架桥絮凝的双 重作用，有学者认为主要作用是壳聚糖上的氨基与蛋白质上的氧原子形成氢键。而壳聚糖对 金属离子的络合作用，有报道是氨基单独络合，有报道是氨基和仲轻基共同络合，这些都需 要我们深入研究。 甲壳素、壳聚糖特性 壳聚糖的制备 自然界中动物甲壳中的甲壳素总是和难溶于水的无机盐 (主要是 CaC03)及蛋白质紧密连接在一起，由动物甲壳制备甲壳素实际上就是使甲壳素和无机盐及蛋白质分离的过 程。通常用虾，蟹壳为原料，常温下用稀盐酸分解碳酸盐，用煮沸的稀碱分解蛋白质，再用高锰酸钾或用有机溶剂除去色素，则得白色甲壳素产品，甲壳素是白色或灰白色半透明片状 固体，不溶于水、稀酸、稀碱及一般有机溶剂，可