壳聚糖的接枝共聚产物及其应用

用不饱和烯类单体与壳聚糖接枝共聚是对其进行化学改性的重要方法。目前所用改性单体有阳离子烯类单体改性如二甲基-二烯丙基氯化铵、非离子或阴离子型单体如丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯酸等。

[制备方法]

(1)将水浴锅调至80℃，待温度恒定后，将1.00g壳聚糖放入盛有1.5%(体积浓度)的乙酸溶液的三口反应瓶中，通入氮气，开始搅拌。待壳聚糖完全溶解后，加入引发剂硫酸铈铵0.2g，10min后加入丙烯酰胺单体0.75g，反应3h后，冷却至室温，用无水乙醇洗涤得到白色沉淀，再用无水乙醇反复洗涤至中性，得到接枝共聚产物。

(2)将装有搅拌器，通入N2的三口反应瓶置于恒温水浴锅中，加入体积分数为1.5%的冰乙酸水溶液95mL，干燥后的壳聚糖2g，在30℃下搅拌30min，滴加0.1g/L的引发剂过硫酸铵溶液5mL，15min后，分别加入丙烯酰胺单体4g，二甲基二烯丙基氯化铵单体2g，继续反应3h，冷却至室温，反应产物即为接枝共聚物。

(3)将脱乙酰度80%的壳聚糖经水洗、风干、恒重后，配成质量分数为2%的壳聚糖-乙酸水溶液，取100mL该水溶液装入带温度计和搅拌棒的三口烧瓶中，按不同质量分数分别加入丙烯酰胺固体，通氮气搅拌使其溶解后开始升温至80℃，在20min内分2次投加引发剂过硫酸铵合计0.2g，继续反应3h后停止通氮气，待反应体系温度降至室温，即得接枝共聚产物。

(4)在三口烧瓶中依次加入100mL溶剂、经甲醇溶胀的壳聚糖2.0g、硫酸铈铵0.4g、浓硫酸1.5mL，丙烯酰胺1.5g，控制反应温度为80℃，反应时间8h，冷却至室温，即得AAM-CHT乳液。

(5)采用两步法，先用二甲胺和烯丙基氯反应生成二甲基烯丙基叔胺，分离后加入烯丙基氯，于丙酮介质中析出高纯度DMDAAC单体；称取0.65g壳聚糖溶于100mL体积分数5%的醋酸溶液中，在90℃、通氮气、搅拌下依次加入1mL硝酸铈铵溶液(浓度0.055mol/L)和10mL DMDAAC纯水溶液(浓度0.40mL/L).10mL，反应3h，冷却后，用乙醇沉淀、洗涤、抽滤、真空干燥的粗产品并称重、再把粗产品用丙酮在索氏萃取器中抽提8h除去均聚物后，真空干燥即可。

[应用]张印堂等对pH值为6.00，各絮凝剂用量均为20mg/L的条件下，真空抽滤5min后各试样的泥饼含水率进行了测定，考察各絮凝剂在降低污泥含水率方面的作用大小，实验结果见表11-1。

表11-1 各泥饼的含水率

实验合成的三种壳聚糖接枝共聚物中，阳离子型接枝共聚物较适于污泥的脱水，抽滤5min后，即可将污泥的含水率从95.4%降低到86.4%，低于其他几种常用的污泥脱水剂。

谭淑英等对壳聚糖和碱铝复配应用于炼油活性污泥的处理效果进行了研究，并与GD-112(主要成分是聚丙烯酰胺)、碱铝的复配进行了比较。结果表明，壳聚糖和碱铝复配后作为活性污泥脱水剂，投加量为壳聚糖1.67mg/L、碱铝10mg/L时，即有很好的效果，pH值适用范围为6.0～7.0。在活性污泥pH值为7.0时，壳聚糖、碱铝复配与GD-112、碱铝复配在实验浓度范围内效果基本相当。

Asano等用商品名称为Flonac的脱乙酰壳聚糖对厌氧消化污泥进行脱水处理试验，发现污泥脱水剂加入量(以污泥中悬浮固体含量计，下同)为0.7%～1.5%，污泥经凝聚和离心分离后，有96%以上的悬浮固体分离出来形成含水量为65%～75%外观干燥的污泥饼；用0.6%～1.4%的污泥脱水剂处理由厌氧消化污泥和活性污泥组成的混合污泥时，污泥中悬浮固体的96%以上可以分离出来，污泥饼的含水量为75%～83%。活性污泥是较难脱水的污泥，当污泥脱水剂的加入量为0.8%～2.2%时，悬浮固体的分离量仍达到96%。污泥脱水时若不加入脱乙酰壳聚糖，从污泥中离心分离出来的悬浮固体量不足60%。Bough等亦曾用脱乙酰壳聚糖对啤酒厂废水生化处理时产生的活性污泥，进行过脱水处理。当污泥脱水剂的加入量为0.6%～0.8%，用Sharples BD-1型连续式离心机分离凝聚物，结果悬浮固体的分离量为95%。

古森尧喜在对面包酵母厂废水生化处理所产生的活性污泥作脱水试验时，发现在聚合氯化铝存在下，有脱乙酰壳多糖帮助污泥脱水效果会更好。阳离子型的壳聚糖絮凝剂用于污泥的脱水处理在日本已被广泛工业化应用。

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