壳聚糖LDH的合成及在废水处理中的应用研_究（毕业论文）.doc

X X大学壳聚糖LDH的合成及在废水处理中的应用研究院（系）名称: 专业名称: 学生姓名: 指导教师:二O—六年五月郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠尽我所知，除文中已经 注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的 内容对本论文所涉及的研究工作做岀贡献的其他个人和集体，均已 在文中以明确的方式标明本学位论文的知识产权归属于培养单位本人签名： EI期：—摘要摘 要:近年来，壳聚糖不断地应用在生活中，是一种重要的生物功能性材料, 然而由于其分子结构结品性较高，不溶于一般的冇机溶剂和水然而它是一种天 然无毒的高分了聚合物，本身及其改性产品都具有很好的絮凝性能，在污水处理 方面具冇重要作用本文主要介绍了壳聚糖的絮凝原理及其在污水处理中的应用 研 究木文叙述了壳聚糖的结构、性质、以及壳聚糖LDH的合成其应用行业， 及其壳聚糖在污水处理中的应用研究重点用实验研究了壳聚糖、壳聚糖LDH 处理浙江污水处理厂的冇机废水的最佳PH、最佳投加量，及COD的最大去除率 关键字：壳聚糖，絮凝剂，有机废水，絮凝试验ABSTRACTPick to： in recent years, chitosan application unceasingly in the life, is a kind of impor tant biological func tio rml mate rials, due to its high crystal 1ine molecular structure, however, is not soluble in common organic solvents and water. However, it is a kind of natural nontoxic polymer, itself and its modified products have good flocculation performance^ plays an important role in wastewater treatment. This paper mainly introduces the principle of chitosan flocculation and its application in wastewater treatment research. This paper describes the structure and proper ties of chitosan and chit osan LDH synt hetic indus try, the application of chitosan and its application in wastcwater treatment research. By experiment research is mainly focused on the process of chitosan, LDH zhejiang optimal PH value of the sewage treatment plant of organic wastewater, optimal dosing quantity, and the maximum removal rate of COD.Key words： chitosan flocculint, organic wastewater, flocculation experiment1绪论随着工农业的发展，人口渐渐的增加，工农业废水越来越多，水污染H益加 剧，淡水资源口益匮乏，人类的生活和社会的发展受到不同程度的影响。

壳聚糖 是一种天然的无毒的高分子聚合物，本身及具改性产品都具冇很好的絮凝性能, 在污水处理方面起着重要作用木文主要介绍了壳聚糖絮凝原理及其在污水处理 中的应用研究在我国，也越来越关注环境的质量问题然而，用传统的水处理 方法和药剂来处理废水，处理效杲不能达不到预期的效杲，生产成本偏高，前期 一次性投资成本比较大并且大多数会产生二次污染然而而用壳聚糖及其衍生 物处理废水，可生物降解、安全无毒、无二次污染，是用于废水处理-•种效果较 好的絮凝剂1. 1.壳聚糖的结构和性质1. 1 • 1壳聚糖的结构壳聚糖是一种从虾、蟹等的卬壳类动物的外壳中捉取出来的高分子化合物， 它是由甲壳素经过一系列的化学处理-脱乙酰基后得到的，转化变成的分了量为 12-59万的生物大分子的产物，然而又称脱乙酰基甲壳索壳聚糖又被称之为可溶性甲壳质甲壳胺，脱乙酰几丁质、葡萄糖聚氨基、可 溶性甲壳素、儿丁聚糖，是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖单体通过B-1, 4糖甘键连 接起来的直链状高分子化合物，化学名称为（1, 4）-2-氨基-2-脱氧-B-D-葡聚糖, 是无臭，口色或乳口色的粉末或鳞片状固体，在沉淀过程中常形成纤维状的壳聚糖具有相应的a、B和丫三种构象，然而它的分子链是以螺旋形式存在 的，a-型壳聚糖研究比较多的，因为这种构象的壳聚糖存在最多的，也最易获 得的。

1.1.2壳聚糖的性质壳聚糖是一种白色无定型的，稍稍带有珍珠光泽的半透明I占I休，因为其中的 原料和制备方法不同，其分子量从数I•万到数百万不等粗壳聚糖相对分子质量 为1.0X105〜1・OX1（A通常其脱乙酰度为80%〜96%；纯净的壳聚糖为门色或灰 白色的半透明的片状固体壳聚糖的主要特性有：（1） 化学性质稳定，由于分子间的氢键作用，使其呈现紧密的晶体结构，不 溶于一般有机溶剂和碱、水，但可溶于部分无机酸（PH<6）（如稀盐酸、硝酸等）， 也可溶于大多数有机酸溶液，但是其不溶于稀的硫酸、磷酸壳聚糖分子内含有 疑基和氨基等活性基I才I,化学性质活泼，易发生竣基化、水解、交联等反应从而 获得新的结构和性能，这样乂赋予了其特殊的性质，例如吸附性、通透性、成膜 性和成纤性、吸湿性和保湿性2） 壳聚糖作为一种天然高分子化合物，是可生物降解、资源丰富无毒价 廉易得的、具有优良的生物亲和性和坏境相容性的3） 壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度相关的，脱乙酰度越 高，相对分了质量越小，越容易溶于水；和对分了质量越大，黏度就越大4） 壳聚糖及其衍生物作为水处理药剂时有良好的絮凝性、无毒或低毒、 吸附螯合能力强、无二次污染等性能优点。

1.2.1壳聚糖的作用壳聚糖(chitosan)被广泛称为脱乙酰甲壳素，它是由□然界广泛存在的脱乙 酰几丁质(chitin),它是经过脱乙酰作用而得到的化学名称普遍称为聚葡萄糖 胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖自1859年，是法国人Rouget首先得到壳聚糖后, 它是一种天然的高分子的牛物通能相容性和血液相容性，安全性，微生物可降解 性等良好的性能被各个行业广泛的关注在医学，化工，食物，护肤品，污水处 理，重金屈的提取和回收，在生物化学和生物医学等较多的领域研究取得了相应 很好的进展它对于病患者,拥冇降血脂和降血糖的作用已冇相应的研究和报告 然而，作为被膜剂和增稠剂的壳聚糖，它被列为国家标准的食詁添加剂中1.2.2壳聚糖的制备方法壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应以后的得到的产品，脱乙酰的基本程度(双蒸 水)决定了胺基(NH2)的含量大分子链上的比重而月•随着双蒸水的不断增加，胺 基质了化，反而使得壳聚糖在稀酸溶液中带电基团和聚电解质电荷密度增加，这 以结果必然将导致壳聚糖的结构、性质以及性能上发生重要的变化的变化，至今 为止，大家都忽略研究D. D的值对壳聚糖稀酸溶液性质方程方面的的影响。

壳聚糖是以甲壳质为原料，再经过经脱乙酰反应提炼而成的，壳聚糖不溶于 水，但它能溶于稀酸溶液，但又能被人体吸收壳聚糖是从甲壳质中捉取的一级 衍生物壳聚糖的化学结构是带阳离了高分了的碱性多糖聚合物，并且具有独特 的理化性能、生物活化、安全化等功能近年来国内外的报导主要都集中在吸附 和絮凝方面已经有大量文献表明，壳聚糖是一种很好的污泥调理剂，将其用于 废水活性污泥法处理，有助于形成良好的活性污泥菌胶I才I，同时乂能提高废水处 理的效率但研究莫对活性污泥中微生物活性的影响以及其强化生物作用的机 理，在国内外均未见有报导在甲壳素的分了中，因其内外氢键的相互作用，形 成了简单的大分子结构使其溶解性能很差，这很大程度上限制了它在各个行业 的应用发展，而壳聚糖是甲壳素经脱乙酰化处理的产物，他的游离氨存在于大量 分子结构中，使其它溶解性能很大的改善，具有一些独特的物化性质及生理功能, 在农业、医药、食品、化妆品环保诸方而具冇广阔的应用前景1-2.3壳聚糖的结构纯净的壳聚糖和壳素都是纯色片状、粉状、固体等，比重为0. 3,常温下能 够稳定的存在甲壳素的分子间作用存在着强烈的氢键作用，使英叩壳素形成结 晶结构，因此甲壳素的分了溶度高度加大。

甲壳素绝大多数有机溶剂不溶于稀酸、 稀浓碱，只溶于浓酸等，以及某些溶剂11不溶于水壳聚糖的分子活性基团是氨 基，因而使其溶解性较甲壳素相应的得到改善，可溶于甲酸，乙酸和稀酸，但它 不溶于水和有机溶剂由于其中氨基和疑基比较活跃，壳聚糖的化学性质比甲壳 素活跃，可以发生多种化学反应，例如烷基化反应，酰基化反应等等1.2.4壳聚糖的应用1. 2.4.1壳聚糖及其衍生物产品的应用壳聚糖是有可再生性的，生物的相容性以及结构中地多种活性基团、具有多 种良好的性质，已广泛应用于护肤品，食品，医药，农业，环保等各个领域中1. 2.4. 2在环保中的应用壳聚糖能够通过分子中轻基与氨基多种重金属离子而形成的稳定整合物，它 可帮助微粒凝聚，因此广泛用作化工、轻工、重金屈、纺织业等废水处理中的吸 附剂和絮凝剂壳聚糖作为吸附剂它能够有效地捕集溶液中的重金屈离了和有机 物；作为絮凝剂它口J以长期抑制细菌生长，使其污水变清水，尤其是对于汞、钻、 铜、铅、钻等有良好的抑制作用1.2.5壳聚糖的背景、原理与操作过程及影响因素甲壳索壳聚糖的制作冇较为丰富的资源，对环境治理方面有一定的好处，具 有多种生物涪陛不可多得天然高分了，广泛应用于生物医用材料、功能材料、食 品、护肤品等领域【1】。

壳聚糖本身不溶于水而在应用方面受到了极大限制， 因此用壳聚糖制备水溶性壳聚糖衍生物具冇重要的应用价值，甲壳索一直是研究 中引人注目的领域湖21世界初，壳聚糖竣甲基在生物和医用材料领域的研究 成为热门课题，在用作神经修复和骨骼材料的应用较多过去的时间里，合成大 量的磷酸钙骨骼品近年来，轻基磷灰石作为骨骼替代品在实际生活中得到广泛 应用2. 制备壳聚糖的方法壳聚糖制作的主要原料來源就是虾壳与蟹壳，壳聚糖的成分包括碳酸钙，20% 的甲壳素一级蛋口质等现阶段国内外制取壳聚糖的方法主要有酶法、酸碱法、 机械加工法一级氧化降解法用虾壳和蟹壳制备壳聚糖的过程本质上也是一个脱 钙、祛除蛋白质、脱色以及脱乙酸的过程酸碱法：选用稀盐酸把很难溶解的碳 酸钙变成可溶性的氯化钙并且随溶液分出，接着在选用稀碱把蛋口质溶出，接着 经过脱色以及水洗净直至达到中性、干燥等一系列过程就能够获得甲壳素，最后通过脱乙酸化反应，能够确保甲壳素将分子中的乙酸基脱去，从而转变成壳聚糖 酶法则：选取乙二胺脱钙、用酶来祛除蛋白质的一个过程机械加工法：选取精 选的虾蟹壳，历经干燥、压碎、研磨、分选以及精筛等一系列过程酸碱法是应 用最普遍的方法，然而这一方法依然存在一系列问题，比如说降解速度慢、酸碱 性过强、产物纯化难、降解产物的聚合度低以及生产成木过高等。

2.1折叠酸碱法制备壳聚糖2. 1. 1具体步骤如下①原料的预处理：第一步耍将祛除蟹壳、虾壳的肉质以及污物，用水洗干净, 接着进行。