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低聚壳聚糖的制备及其在水处理中应用研究

艾兴  
【摘要】:本文首先对甲壳素、壳聚糖进行了简介,概述了近几年来国内外对低聚壳聚糖物理化学生物性质、制备方法、应用途径的研究。介绍了目前国内外对污水处理添加剂的研究现状。本文选用以工业级壳聚糖为原料,利用HAc-H2O2协同氧化降解法对原材料进行降解,系统的研究了在反应过程中反应时间、壳聚糖用量、反应温度、双氧水浓度、乙酸浓度对反应的影响。单因子实验得到的最优降解条件为:反应时间为3h、壳聚糖用量为8%、反应温度为90℃、双氧水浓度为10%、乙酸浓度为2%。这时的收率为59.70%、粘度为2.3mPa·s、脱乙酰度为89.05%。本文还设计了一组L16(45)的正交实验,用极差值R分析出了各个指标最大的影响因素:乙酸浓度对收率和脱乙酰度的影响最大、反应时间对温度的影响最大。通过综合平衡法分析,为制备具有高收率、低粘度、高脱乙酰度的低聚壳聚糖选取最佳反应条件:反应时间为4h、壳聚糖用量为6%、反应温度为100℃、H2O2浓度为10%、乙酸浓度为4%。为以工业级壳聚糖为原料制备低聚壳聚糖的工业化生产提供科学参考。制备出的低聚壳聚糖用傅里叶红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对产物进行特性分析。通过红外光谱图的对比分析,证明了经降解后的产物保持了原有的分子结构单元,在分子量降低的情况下保持了壳聚糖原有的生物活性;通过X衍射结果分析,证明了经降解后的产物结晶能力更弱、分子间的氢键作用力降低、晶粒变小;通过扫描电镜结果分析,证明了降解后的产物晶粒更小。本文还研究了以自制的低聚壳聚糖为絮凝剂处理含有亚铁离子污水最佳的反应条件:絮凝时间为40min、反应温度为30℃、pH值为5、低聚壳聚糖添加量2g/L,此时低聚壳聚糖对Fe2+的吸附量可达397.81mg/g。为以低聚壳聚糖处理含有亚铁离子的污水提供科学依据。


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