Page 43 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 冯 颖，等: 壳聚糖及其衍生物去除金属离子的研究进展 ·1973·

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对 Cu 、Ni 、Co 的吸附效果。结果表明，Cu 、 2 壳聚糖的化学改性方法
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Ni 、Co 的去除率分别为 73.99%、69.38%、65.51%，
没有表现出明显的吸附选择性。LIU 等 [11] 将壳聚糖 2.1 交联改性
应用于电镀废水的处理中，与聚砜对电镀废水的处 壳聚糖分子链上存在大量的氨基和羟基，氨基
理效果进行对比。结果表明，壳聚糖的吸附效果明 可以通过静电作用对杂质以及金属离子进行有效吸
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显优于聚砜，但在较低的酸碱度下，对 Cu 的吸附 附，但在 pH<5 的酸性条件下，壳聚糖会发生质子
率较低。 化，使得壳聚糖成凝胶状，进而极大地限制了壳聚
综上所述，壳聚糖在金属离子去除领域得到了 糖对金属离子的吸附能力。针对壳聚糖在酸性溶液
广泛的应用，因其自身的一些缺点，如适用 pH 较 中易质子化的缺点，采用交联改性法对壳聚糖进行
窄、在酸性溶液中不稳定、稀溶液中吸附容量低、 优化，提高其在酸性条件下的吸附性能。
无法对金属离子进行选择性吸附等，极大地限制了 壳聚糖交联改性的一般方法为将壳聚糖上的分
壳聚糖在金属离子去除方面的应用，所以对壳聚糖 子链与交联剂反应，形成稳定的三维网状结构，进
进行改性，从而提高壳聚糖及其衍生物对金属离子 而增加其在酸性条件下的稳定性。常用的交联剂有
的去除效果，并使其对不同金属离子具有选择性去 环氧氯丙烷、戊二醛、三聚磷酸钠等。壳聚糖与环
除能力已成为学者们关注的重点。 氧氯丙烷的交联机理如下所示 [12] 。

JIANG 等 [13] 用戊二醛与壳聚糖进行交联，制备 ATANGANA [14] 制备了甲醛交联壳聚糖。研究表明，
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了磁性 Fe 3 O 4 @SiO 2 -壳聚糖（MFSC），并对 Cr 进 当吸附温度（θ）为 25 ℃、pH=4、吸附时间（τ）
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行吸附实验。结果表明，MFSC 对 Cr 表现出良好 为 50 min 时，对 Zn 和 Pb 的去除率为 20.34%和
的吸 附选择性 ，吸附量 可达 336.7 mg/g 。 13.54%。交联改性壳聚糖的详细研究内容见表 1。

表 1 交联改性壳聚糖研究进展
Table 1 Research progress in cross-linking modified chitosan
交联改性壳聚糖 金属离子 交联剂 工艺参数 吸附量/(mg/g) 参考文献
交联羧甲基壳聚糖水凝胶 Co 2+ 戊二醛 pH=5、τ=120 min 72.8 [15]
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环氧氯丙烷交联壳聚糖-黏土微球 Ni 环氧氯丙烷 pH(Ni )=6；pH(Cd )=4.5、 Ni :32.36 [16]
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Cd 2+ Cd :72.31
θ=45 ℃、τ=120 min
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N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联壳聚糖 Cr N,N-亚甲基双丙烯酰胺 pH=3、τ=90 min 149.23 [17]
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交联壳聚糖-环氧氯丙烷酯 Cr 环氧氯丙烷 pH=2.09~3.08、θ=25 ℃ 65.1 [18]
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银离子印迹硫脲/戊二醛接枝 O-羧甲基壳聚糖 Ag 戊二醛 pH=4~6、θ=40 ℃ 156.32 [19]
壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶 Hg 2+ 戊二醛 pH=5.5 401.2 [20]

由表 1 可知，壳聚糖交联改性常用的交联剂为 基被保留下来，以便更好地与金属离子反应。通过
戊二醛和环氧氯丙烷。戊二醛与壳聚糖中的氨基反 交联改性后的壳聚糖在 pH 为 3~6 时，对金属离子
应生成亚氨键，反应条件温和，可在水相中进行反 的去除率达到最大值，由此可知，壳聚糖在酸性溶
应。环氧氯丙烷中的环氧基团、氯烷基团都可与壳 液中的稳定性得到很大提高。但大多数交联剂具有
聚糖中的氨基、羟基进行反应，通常先用甲醛进行 一定毒性，会使某些物料的药性失效，故交联改性
预交联对壳聚糖上的氨基进行保护，再将环氧氯丙 壳聚糖在实际应用中受到限制，因此，寻求和开发
烷与壳聚糖上的羟基进行结合，使起吸附作用的氨 绿色安全的新型交联剂具有较大的研究价值。