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高蕊犬淫 硕士学位论文壳聚糖对膜生物反应器的污泥性质及膜污染的影响E f f e c t so fc h i t o s a no nt h es l u d g ec h a r a c t e r i s t i c sa n dm e m b r a n e ⋯●●●● t O u l l n RI nm e m b r a n eb l o r e a c t o r论文作者童瞳红申请学位王堂亟±学科专业巫境王程答辩委员会主席评阅人南开大学研究生院二O —O 年五月f I I l I IIfllI [ [ f l l f l li f l r lr r l f f f l [ 1 l f f [ r t l l f Y 1814 2 71南开大学学位论文使用授权书根据《南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法》，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定南开大学拥有在《著作权法》规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入《南开大学博硕士学位论文全文数据库》；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。

同时本人保留在其他媒体发表论文的权利非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：／／2 0 2 ．1 1 3 ．2 0 ．1 6 1 ：8 0 0 1 ／i n d e x ．h t m 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负本人同意遵守上述规定本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存作者暨授权人签字：塞瞳红2 0 1 0年0 5 月2 7日南开大学研究生学位论文作者信息论文题目壳聚糖对膜生物反应器的污泥性质及膜污染的影响姓名安晓红学号2 1 2 0 0 7 0 4 5 5答辩日期2 0 1 0 年0 5 月日论文类别博士口学历硕士√硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口院／系／所环境科学与工程专业环境工程联系1 5 8 2 2 8 8 6 1 4 0E m a i la n x i a o h o n g @ m a i l ．n a n k a i ．e d u ．c a通信地址( 邮编) ：天津市卫津路9 4 号( 3 0 0 0 7 1 )备注：是否批准为非公开论文否注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。

由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书馆，非公开学位论文须附《南开大学研究生申请非公开学位论文审批表》南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果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任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担学位论文作者签名：塞瞳红2 0 1 0 年0 5 月2 7 日非公开学位论文标注说明根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白论文题目壳聚糖对膜生物反应器的污泥性质及膜污染的影响申请密级口限制( 受年)口秘密( g l o 年)口机密( C O H > C 一o H 当然，这只是壳聚糖本身的三种官能团比较而言，其化学改性究竟在哪个官能团上发生，还与反应溶剂、反应试剂的结构、催化剂等诸多因素有关另外需要指出的是，往往壳聚糖的化学改性得不到单一的改性产物，一般是同时在羟基和氨基上发生的化学改性H 印。

分子链上的氨基和羟基都是很好的配位基团，使其具有很多纤维素不具有的用途，它既是一种天然的高分子鳌合剂，可与重金属离子如H 9 2 + 、C u 2 + ，A g + 形成稳定的鳌合物，又是一种天然的阳离子絮凝剂，能使水中的悬浮物凝聚而沉降文献报道“M 3 ，壳聚糖具有一定的抑菌能力和除藻能力，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、埃希氏菌均有一定的抗菌能力壳聚糖的抗菌活性和它的电荷、溶解度、表面作用等有关，初步认为p H 在6 以下、离子强度较大的条件下壳聚糖的抗菌性强，“而童金属离子的存在会抑制其抗菌性刘振儒陌“ 将壳聚糖与黏土矿物海泡石复配，可使水体中的铜绿微囊藻个数大大降低壳聚糖还是一种可降解的环境友好材料，可以使用氧化剂H 或N a N O ：在一定条件下降解壳聚糖，也可以在生物酶的作用下发生降解陈江燕啼2 1 采用纤维素酶降解壳聚糖，发现在1 8℃下，水解1 8 0 m i n 后，壳聚糖可降解为氨基葡萄糖和它的二糖、三糖、四糖从相对分子量高的壳聚糖可以制备低分子量的寡聚糖一般把聚合度低于2 0 的壳聚糖称为寡聚糖或低聚糖总之，壳聚糖的特性可以总结为：1 ．典型的阳离子絮凝剂，兼有电性中和及吸附絮凝的双重作用。

2 ．对无机悬浮固体有很强的絮凝能力，且不易产生絮凝恶化现象3 ．对蛋白质，淀粉有很强的絮凝能力4 ．不溶于水和碱液，可溶于稀盐酸，硝酸等无机酸和大多数有机酸，具有很好的吸附性，成膜性和通透性等性质5 ．无毒无害，不会造成二次污染，有抑菌杀菌作用，是环保型絮凝剂6 ．资源丰富的微粒的空白部位再吸附其它高分子的活性基团时，就出现一个高分子长链同时吸附在许多微粒上和一个微粒同时吸附若干高分子的许多活性基团的情况，形成微粒一高分子一微粒的结构这样两个颗粒借助于聚合物分子形成聚集体，此时聚合物分子如同起到桥连作用，使絮体不断增大，从而容易发生絮凝这种絮凝通常需要高分子絮凝剂的浓度保持在较窄的范围内才能发生如果浓度过高，胶体颗粒表面吸附了大量的高分子，就会在表面形成空间保护层，阻止了架桥结构的形成，反而比较稳定，使得絮凝不易发生絮凝剂的加入量具有一个最佳值，此时的絮凝效果最好；超过此值絮凝效果会下降，若超过很多，反而起到稳定保护作用1 ．4 ．2 ．3 螯合作用用壳聚糖处理含金属离子废水时，由于分子中含有大量游离氨基，且氨基邻位是羟基，可借氢键，也可借盐键形成具有类似网状结构的笼形分子，从而对金属离子有着稳定的配位作用。

分子中的氨基、羟基与金属离子形成稳定螯合物1 2第一章绪论1 ．4 ．3 壳聚糖絮凝剂在水处理中的应用1 ．4 ．3 ．1 通过吸附去除水中的金属离子壳聚糖分子中存在氨基、羟基，尤其是几乎每个单元均有一个氨基，可以对许多金属离子进行螯合，因而能有效地吸附或捕集溶液中的金属离子，特别是对于对那些有毒金属离子的吸附李琼∞3 3 研究了壳聚糖对C u 2 + 的吸附特性，考察了C u 2 + 的浓度、壳聚糖用量、吸附时间以及体系p H 等不同的吸附条件下，壳聚糖对废水中C u 2 + 的吸附效果当壳聚糖质量分数为0 ．8 ％，吸附时间为3 0 m i n ，p H 为5 ．5 - 6 ．5 时，对C u 2 + 浓度为0 ．1X1 0 ‘3 m o l ／L 的去除率可达9 8 ．3 ％李增新嘲1 将8 0 目天然沸石与9 0 ％脱乙酰度壳聚糖的O ．5 ％醋酸溶液混合，使壳聚糖负载在天然沸石上，制成改性沸石吸附剂在最佳条件下，该吸附剂对的砷吸附率达至I J 9 9 ％己见报导可以被壳聚糖絮凝的重金属离子还有有：铝、砷、金、镉、铬、( 铅，钻，铁，锰) 、银、镍、( 汞，锌) 、铀、铂踊引1 ．4 ．3 ．2 对蛋白质等有机物的吸附壳聚糖含有大量的羟基和氨基，可与其他有机分子，如蛋白质、氨基酸、核酸、酚类化合物、醌类化合物、脂肪酸等形成氢键、共价键或配位键而牢固结合。

壳聚糖对有机物的吸附有物理吸附、化学吸附和离子交换吸附呻1 制粉厂、食品厂每天都排大量的废水，含有许多淀粉悬浮物及有机物质作为高分子絮凝剂，壳聚糖可用来分离和回收食品加工厂废水中的蛋白质等有机物，使废水中的固体物质减少7 0 ％- 9 8 ％∞7 I 蛋白质的分子链上带有碱性基团( 如氨基) ，也有酸性基团( 如羧基) ，因此是两性化合物，在p H 大于等电点的溶液中是阴性离子，而食品工业中的蛋白质的等电点多数是在酸性范围口8 | 因此在中性或微酸性条件下，壳聚糖与蛋白质经吸附絮凝形成复合物在碱性条件下，壳聚糖的氨基被还原为中性，而蛋白质胶粒仍带负电荷，两者静电引力被破坏，蛋白质溶解，而壳聚糖不溶解，两者被分开S e l m e r - O l s e n ∞明发现在p H为5 ．3 的弱酸性条件下，壳聚糖可以较好的从乳制品废水中回收蛋白质，其本身也可作食品添加剂，不产生二次污染，该方法具有理想的经济和环境效应S u g a s e 呻1 用添加了壳聚糖的吸附剂回收食品厂废水中的蛋白质高达9 7 ％朱启忠瞰1 研究了壳聚糖对废水中蛋白质的吸附作用，得到最佳吸附条件是：在吸附时间为1 ．5 h 、温度2 0 ℃左右、p H 4 ．0 - 7 ．0 的条件下，当壳聚糖浓度为2 ．5 m g ／m l 时，对废水中蛋白质浓度为1 0 0l ag ／m l 时的吸附效果最为明显，壳聚糖浓度与蛋白质浓第一章绪论度的最佳比值约为2 5 ：1 ，此时吸附效率可达9 5 ．6 ％。

1 ．4 ．3 ．3 絮凝处理印染废水脱色印染废水的两大污染指标是色度和C O D 染料废水的脱色处理已有很多如氧化还原法、活性污泥法等．但这些方法都存在不足之处，如处理成本或费用高，效果不够理想等传统的无机絮凝剂对疏水性染料、分子量较大的脱色效率较高，而对那些水溶性极好、分子量较小的染料脱色效率较差，往往达不到处理要求，如要处理到达标，通常处理成本较高壳聚糖具有良好的絮凝和鳌合作用，能有效处理染料废水，使染料废水脱色这是由于壳聚糖分子结构中含有大量的游离氨基，在酸性条件下，游离的氨基被质子化，使壳聚糖分子带上了正电荷，而大多数染料的色素离子均为阴离子，所以壳聚糖可作为染色废水的吸附剂达到脱色目的∞射，同时印染废水中许多有害的重金属离子可以通过壳聚糖的鳌合作用而除去张廷安发现壳聚糖对于酸性红具有最好的吸附性能J u a n g 阳3 1 研究了用壳聚糖去除含乙烯矾型和三聚氰氨型的两类活性染料的溶液，发现壳聚糖较甲壳素和活性炭具有较好的去除率J o s e 总结了用生物材料处理含染料废水，尤其是对于壳聚糖或者一些壳聚糖衍生物等在未来有更好的应用前景但壳聚糖只能在偏酸性溶液中溶解，投加时需要事先溶解。

为此，杨智宽等将壳聚糖进行羧甲基化改性，得到水溶性极好的羧甲基壳聚糖，用来絮凝壳聚糖对水溶性很好的阴离子型染料脱的效果更好1 ．4 ．3 ．4 剩余活性污泥调理中的应用生化方法处理后产生的活性污泥中的固体悬浮物颗粒极细，以胶体状态分散，含水率在9 6 ．5 ％- 9 9 ．5 ％之间，体积大，与水亲和力很强，在污泥脱水前对污泥进行调理以提高脱水性能是十分必要的为改善污泥的过滤和脱水性能，多采用聚丙烯酰胺聚、合氯化铝等人工合成的絮凝剂，而这些絮凝剂难降解，易造成二次污染许多研究采用天然高分子壳聚糖进行污泥调理取得了良好的效果张印堂∞4 3 等用壳聚糖和聚丙烯酰胺、聚合氯化铝做比较，壳聚糖投加量( 干污泥质量百分比) 在0 ．8 ％。