壳聚糖磺化改性及应用研究

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CH2OH

图2-1壳聚糖磺化的反应机理

CH2OHOOHNH3CH2OH+OnOSO3HOHOOn+NH3CH2OHOSO3HOOHNH3+OnH2OOHOOnNH3SO3HOSO3H2.4.2磺化壳聚糖的絮凝原理

磺化壳聚糖絮凝剂属弱阳离子型高分子絮凝剂，由于阳离子絮凝剂的絮凝性能可同时表现在两个方面：一方面是通过电荷中和而使胶体颗粒脱稳并形成细小的絮凝体；另一方面是通过高分子架桥作用使这些絮凝体形成大体积的絮团。因此，针对大部分废水中的颗粒都带负电荷的特点，可知阳离子絮凝剂在废水处理中要比阴离子或非离子型絮凝剂具有更多的优势，处理后的效果更好。磺化壳聚糖分子中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+等重金属离子形成稳定的螯合物而沉降，从而可有效地处理工业废水中的重金属。

壳聚糖不溶于水和碱溶液，但溶于有机酸和无机酸，所以可以配成壳聚糖溶液进行絮凝实验。在不同波长光的条件下比较污水、蒸馏水和投加壳聚糖后的污水上清液的吸光率曲线。

2.4.3 CODCr测定原理

重铬酸钾法（CODCr）原理：

在强酸溶液中，准确加入过量的在重铬酸钾标准溶液，加热回流，将水样中还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫

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酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液计算水样化学需氧量。

用下式计算COD值： CODCr（O2,mg/L）=其中：

C0--硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）； V0--滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量（mL）； V1--滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量（mL）； V--水样的体积（mL）；

8--氧（1/2O）摩尔质量（g/mol）。

(V0?V1)?C0?1000?8V

2.5实验方法

2.5.1磺化壳聚糖的制备

?5g壳聚糖与70mL 浓硫酸在冰盐浴中反应3h； ?加入35 mL无水乙醇在冰盐浴中沉淀1h； ?离心10mim，去上清夜，乙醇洗涤； ?产物水溶后，用30% NaOH 中和至中性； ?大量H2O洗涤，洗去游离的Na+； ?70℃烘干产品，即得磺化壳聚糖。

2.5.2磺化壳聚糖定性分析

本试验使用红外光谱仪测定工业壳聚糖及改性完成后的磺化壳聚糖的官能团。通过对比标准谱图，确定磺化改性是否成功。

2.5.3磺化壳聚糖的定量分析

? 用烘干的产品做交换柱，用1 mol/L的HCl流过交换柱； ? 用大量蒸馏水洗涤交换柱中的产品至无HCl； ? 用100mL，1 mol/L NaCl溶液流过交换柱；

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? 用0.1mol/L NaOH滴定流出液至中性。

2.5.4吸光度测定方法

配制磺化壳聚糖溶液：

1g磺化壳聚糖絮凝剂加入到100mL 1%醋酸中，配成溶液。

取天然泥质（黄泥）配成悬浊液水样（100～140目），搅拌，静止，取上清液。用7210型-分光光度计测定此水样在投加絮凝剂前后的吸光率，计算絮凝效果。

絮凝实验在烧杯中进行，每次取悬浊液1L，投加絮凝剂前调pH值，快搅拌2分钟（100～140转/分），慢搅拌10分钟（50～60转/分），然后静置30分钟，取其清液测吸光率，计算悬浮固体去除率。

2.5.5硫酸亚铁铵标准溶液的标定方法

准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中，加水稀释至110mL左右，缓慢加入30mL浓硫酸，混匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15mL），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。

C?0.2500?10.00V

式中：

C—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L） V—硫酸亚铁铵标准溶液的用量（mL）

2.5.6 CODCr测定方法

磺化壳聚糖对丙烯酸废水絮凝后，用重铬酸钾法测定COD值。

(1) 取20mL水样，置于250mL磨口的回流锥形瓶中，加入0.4g的硫酸汞和10mL重铬酸钾标准溶液，再放入几粒小玻璃珠以防止爆沸，连接磨口回流冷凝管，在冷却的条件下，从冷凝管上方慢慢地加入30mL硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热冷凝回流2小时（自开始沸腾时计时）。

(2) 冷却后，用90mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。

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(3) 向水样中滴加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液由黄色经蓝绿至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数。

(4) 对使用的硫酸亚铁铵溶液进行标定，取20.00mL蒸馏水，加入10mL的重铬酸钾溶液，在加入8mL的浓硫酸，加水稀释到100mL。冷却后，滴加1-2滴试亚铁灵试剂，用硫酸亚铁铵溶液滴定，记录使用的毫升数。

用下面的公式计算硫酸亚铁铵溶液的浓度：

C0?C1V1V0

其中：

C0—硫酸亚铁铵溶液的浓度（mol/L）； C1—重铬酸钾溶液的浓度（mol/L）；

V0—滴定空白水样所用硫酸亚铁铵的毫升数（mL）； V1—重铬酸钾溶液的毫升数（10mL）。 (5) 用下式计算COD值： CODCr（O2，mg/L）=其中：

C0—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）； V0—滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液用量（mL）； V1—滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液用量（mL）； V—水样的体积（mL）；

8—氧（1/2O）摩尔质量（g/mol）。

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(V0?V1)?C0?1000?8V