Page 48 - 《精细化工》2021年第10期

·1978· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

层层组装和挤出等 [56] 。图 4 为直接浇铸法制备壳聚 糖膜，用 Materials studio 预测了铜-BTC 与壳聚糖
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糖膜的流程示意图。研究发现，经不同的溶剂处理 之间的相互作用能并将其应用于对 Mn 的去除。
壳聚糖后所得的壳聚糖膜结构也不一样，乙酸溶解 结果表明，铜-BTC 与壳聚糖碳链之间的强相互作
壳聚糖制得的膜具有片状结构，有更好的力学性 用可以减少聚合物复合材料的结构缺陷，形成致密
能；而甲酸溶解壳聚糖后制得的膜具有原纤结构。 的薄层。与壳聚糖膜相比，铜-BTC/壳聚糖膜具有
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由于单纯的壳聚糖膜韧性小且脆性高，通常要加入 更好的亲水性与粗糙度，对 Mn 的去除率可达
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其他物质制备复合壳聚糖膜。MOZAFARI 等 [57] 将 86%，而壳聚糖膜对 Mn 的去除率为 78%。不同
铜（二）苯-1,3,5-三羧酸（铜-BTC）涂覆的薄膜锚 物质制备的壳聚糖膜对金属离子的去除效果如表 8
定在壳聚糖涂覆的聚醚砜上，制备了铜-BTC/壳聚 所示。

图 4 直接浇铸法制备壳聚糖膜流程示意图
Fig. 4 Schematic diagram of the preparation of chitosan film by direct casting method

表 8 不同复合物制备的壳聚糖膜对金属离子的去除效果
Table 8 Removal of metal ions by chitosan membranes prepared from different complexes

复合物 金属离子 复合壳聚糖膜的特点 去除效果 参考文献
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戊二醛、尼龙 6、 Cu 、Cd 具有三维多孔结构 Cu 、Cd ：pH=4.5、5.0，τ=270、300 min，去除率分 [58]
壳聚糖 别为 89%、81%
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壳聚糖、硫脲 Cu 壳聚糖膜在水中具有良 pH=5~6，θ=25 ℃时，Cu 的去除率为 92.92%，复合壳 [59]
好的稳定性 聚糖膜的水膨胀率为 125.70%
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生物炭、壳聚糖 Cu 、Pb 、Cd 吸附量大，易于获得 壳聚糖与生物炭以质量比为 3:7、5:5、7:3 混合时，Cu 、 [60]
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Pb 、Cd 的最大去除率分别为 57.5%、82.32%、13.16%
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聚苯乙烯、壳聚糖 Cu 具有三维有序大孔结构 pH=7、τ=5 min，Cu 的最大吸附量为 251.31 mg/g [61]
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纤维素纳米晶、羧 Gd 比表面积增大，便于快 pH=7、θ=45 ℃，Gd 的最大吸附量为 25.37 mg/g；与 [62]
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甲基壳聚糖 速回收 未复合壳聚糖膜相比比表面积增加了 105.2 m /g

由表 8 可知，复合后的壳聚糖膜比表面积增大 聚糖进行改性修饰的新方法，提高产品开发的有效
且在水溶液中具有良好的稳定性。通过复合其他物 性和多样性；（2）以选择性、高效性和敏感性为目
质制备壳聚糖复合膜是充分发挥复合材料特性、改 标，利用磁化改性、分子印迹改性、多材料复合等
善壳聚糖膜性能、提高金属离子去除率的有效方法。 手段，制备新型壳聚糖基金属离子吸附剂，提高吸
附剂的吸附和解吸再生性能，增加资源重复利用率；
4 结语与展望 （3）突破目前大多数研究利用的固态壳聚糖吸附机
理，开发溶解性壳聚糖基材料，利用壳聚糖优越的
壳聚糖作为一种可再生的天然高分子生物质材
絮凝性和金属离子螯合性，拓宽其在水处理、中药
料，不但原料来源丰富，并且具有对人类无毒无害、
净化除杂等浊度与金属离子共存体系中的应用。此
对环境绿色友好等特点，壳聚糖产品的开发及应用
外，探索利用水产加工废弃物开发低成本壳聚糖吸
符合中国资源可持续发展的战略方向。壳聚糖及其
附剂、强化壳聚糖产品在常温和低温下对金属离子
衍生物在金属离子去除方面表现出良好的性能，虽
的吸附能力等，也是“以废治废”、节能减排的有效
然目前在去除效果、去除能力、适用条件、应用稳
手段，对实现中国“碳达峰”、“碳中和”的愿景目
定性等方面尚有不足之处，但其发展潜力巨大。未
标起到积极的推动作用。
来可从以下几方面深入研究：（1）以物理化学、分
子动力学、量子力学和计算机科学多学科交叉融合 参考文献：
的手段建立分子模拟方法，利用 Materials studio 模 [1] WANG N N, XU X J, LI H Y, et al. Preparation and application of a
拟软件对分子模型和空间结构进行预测，探索对壳 xanthate-modified thiourea chitosan sponge for the removal of Pb(Ⅱ)