1. 研究目的与意义
酚类化合物是一种细胞原浆毒,其毒性与细胞原浆中蛋白质发生化学反应,形成变性蛋白质,使细胞失去活性。含酚废水会对人们的正常生活造成严重影响,并危害人体健康,而且严重破坏自然生态,造成环境污染。苯酚及其衍生物属芳香族化合物是废水中常见的一类高毒性和难于降解的有机物，因此,对含酚废水进行回收和净化非常必要。在实际含酚废水处理中,对高浓度的含酚废水应优先考虑将酚加以回收利用,而对浓度较低的含酚废水则必须进行污染控制和达标排放。然而壳聚糖水溶解度低,ph值适用范围较窄,从而限制了生产废水治理方面的应用。为了提高壳聚糖在废水处理中的使用,对壳聚糖改性是一个重要的途径。
壳聚糖及其衍生物因其大分子链上具有能够形成各种分子内和分子间氢键作用力的羟基、氨基和n-乙酰氨基官能团,作为天然氢键型吸附剂对酚类物质会具有良好的吸附作用,加之具有资源丰富、价格便宜和安全无毒等优点,因此,开发和应用天然高分子壳聚糖吸附剂,加强壳聚糖及其衍生物对酚类物质的吸附机理和吸附性能的研究无疑具有重要的理论价值和实际意义。
为了改善壳聚糖的稳定性、提高壳聚糖的吸附性，目前，在壳聚糖接枝共聚、羧甲基化、交联等改性研究中，所用的改性剂大多有毒，生产和使用都对环境影响较大，因此，对毒性低、价格较便宜的壳聚糖进行改性，建立一种环保、简单的方法制备对酚类化合物吸附较好的水处理材料，这项工作非常有意义。
2. 国内外研究现状分析
目前,关于用壳聚糖对含酚废水进行处理的报道还很少,但壳聚糖及其衍生物对酚类物质的吸附已经开始引起人们的重视。郑少奎等以甲壳素为研究对象,探讨了不同温度下五氯酚的吸附动力学,考察了温度、盐度、pH值和氯原子取代对氯酚吸附的影响,还比较了7种酚(PCP、三氯酚(2,4,6-TCP),4种二氯酚(2,5-DCP,3,4-DCP,2,3-DCP,2,6-DCP)和单氯酚(3-MCP))的吸附容量,其中对PCP的吸附容量最高达49.92mg/g。Jae-SeongRhee等研究了苯酚、氯代酚(4-CP、2,4-DCP、2,4,6-TCP、PCP)等模拟废水流经以甲壳素及壳聚糖为吸附物质的吸附柱,研究了壳聚糖对苯酚的吸附动力学和吸附平衡,建立了Freundlich吸附模型,考察了吸附柱的吸附容量和穿透时间,并探讨了甲壳素及壳聚糖对苯酚的氢键吸附作用。许文武等将苯酚采用吸附法固定在戊二醛交联的壳聚糖(CTS)上,研究改性壳聚糖对苯酚的吸附效果,并对影响吸附率的主要因素pH值,吸附时间等进行了研究。
人们还研究了几种壳聚糖树脂对五氯酚的吸附能力,包括:戊二醛交联的壳聚糖树脂、经硼氢化钠还原的戊二醛交联的壳聚糖树脂、环氧氯丙烷交联的壳聚糖树脂。其中戊二醛交联的壳聚糖树脂不仅有较好的吸附效果,而且易洗脱,洗脱率高达90%以上。魏永锋等以壳聚糖与β-环糊精为原料,合成了具有包络作用的壳聚糖衍生物CTS-β-CD。研究不同条件下该衍生物对p-硝基苯酚(pNP)的吸附行为。壳聚糖对p-硝基苯酚的吸附量为29.20mg/g,而该壳聚糖衍生物对p-硝基苯酚的吸附量达到83.76mg/g。当p-硝基苯酚的初始质量浓度在50mg/L~350mg/L时,其吸附曲线符合等温吸附方程。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：采用传统工艺制备改性壳聚糖，反应时间长，制备过程复杂，需用异丙醇、丙酮等多种有机溶剂，这不仅不利于产品提纯，还需要增设回收设备，加大了改性壳聚糖生产成本。
本实验选用微波法水/醇媒介改性壳聚糖，工艺简化，反应快，产品质量好。
选用天然醛作为改性壳聚糖的修复物。
4. 研究创新点
1.采用传统工艺改性壳聚糖，反应时间长，制备过程复杂，需用异丙醇、丙酮等多种有机溶剂，这不仅不利于产品提纯，还需要增设回收设备，加大了改性壳聚糖生产成本。
2.本实验首次用微波辐射及水/醇混合反应溶剂的方法采用柠檬醛化学修饰壳聚糖，工艺简单，快速，产品质量好。
