高分子重金属絮凝剂MCC制备及除铜去浊性能

Posted 2023-01-13 重金属

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摘要：以壳聚糖、L-半胱氨酸为原料，通过酰胺化反应制备了一种具有重金属捕集功能的高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖（MCC）。以含铜废水为处理对象，通过正交实验研究了MCC的最佳制备条件，对其除铜性能进行了全面探讨，并对絮体形貌进行了观察和分析。

结果表明，在最佳条件下制得的MCC具有除浊和捕集重金属离子双重功能，形成的絮体量较大、沉速快，出水水质好，重金属回收率较高，残渣稳定，不易造成二次污染，絮体分形维数越小，空隙越多，除铜效果越好。

天然水体中含铜极少，主要来自工业废水。铜不仅对水的色、嗅、味等性状产生影响，而且对水体自净作用也有一定的干扰。此外，它对人类及低等生物和农作物的毒性也较大。人体长期吸入过量铜后，会抑制酶的活性，刺激消化系统，造成肝硬化，记忆力减退、注意力不集中等症状，还可出现多发性神经炎、神经衰弱综合症等；同时，铜还是很重要的有价金属，因此，有效回收废水中的铜十分必要。

多年来，人们不断地开发和改进重金属废水的处理方法和技术，产生了诸如中和沉淀、吸附、电凝聚等方法。但这些处理方法在展现各自优点的同时，也存在适用范围小，残渣不稳定、回收困难等缺点。因此，高效实用的含铜废水处理方法及药剂仍是目前研究的热点。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰的产物，其分子中含有-OH和-NH2等活性基团，可与过渡金属离子发生配位反应形成稳定的配合物，是天然高分子絮凝剂，并具有原料来源广泛、生产过程简单、无毒、易生物降解等优点。但壳聚糖分子内、分子间存在强的氢键缔合作用，呈紧密的晶状结构，只能溶于稀酸和某些特定的溶剂，极大地限制了其应用范围。因此，有必要对壳聚糖进行化学改性，以改善其溶解性和絮凝性能。

基于此，笔者以壳聚糖（chitosan，CTS）为原料，在活化剂碳二亚胺盐酸盐（EDC.HCl）的作用下，通过酰胺化反应将左旋半胱氨酸（L-CySH）上重金属离子的强配位基-巯基引入CTS分子，得到高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖（2-amino-3-mercapto-propionyl chitosan，MCC）。它不仅可以发挥架桥作用，降低浊度及颗粒状的重金属含量，而且可利用配位螯合作用去除溶解态重金属，使含重金属废水的处理过程更加简单高效。。

1实验原理

1.1 MCC的制备原理

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