?????? 殼聚糖（chitosan）是甲殼素（chitin）的脫乙?；a物，化學名為（1，4）-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖。殼聚糖具有優(yōu)良的 生物相容性和生物可降解性，在醫(yī)藥、化工、食品、環(huán)保等方面具有許多應用價值。在水處理方面，殼聚糖可用作吸附劑、絮凝劑、重金屬離子螯合劑等。其最大優(yōu)點是不會產生二次污染，目前最大用量是作為無毒的陽離子絮凝劑處理有機和螯合中的有毒金屬離子。
??????? 1 殼聚糖對有機物的作用
??????? 殼聚糖是直鏈型的高分子聚合物，由于分子中存在游離氨基，在稀酸溶液中被質子化，從而使殼聚糖分子鏈上帶上大量正電荷，成為一種典型的陽離子絮凝劑。
??????? 殼聚糖作為絮凝劑，其絮凝機理主要是：
??????? ①橋聯作用：絮凝分子借助離子鍵、氫鍵同時 結合了多個顆粒分子，因而起到“中間橋梁”的作用，把這些顆粒聯結在一起從而使之形成網狀結構沉淀下來；
??????? ②電中和作用：水中的膠粒一般帶負電荷，當帶有正電荷的鏈狀生物大分子絮凝劑靠近膠粒時，中和其表面上的部分電荷，使膠粒脫穩(wěn)，相互之間發(fā)生碰撞而沉淀；
??????? ③基團反應：絮凝劑大分子中的某些活性基團與被絮凝物質相應的基團發(fā)生化學反應，聚集成大分子而沉淀下來。殼聚糖作為絮凝劑與其他合成高分子絮凝劑相比，更易被環(huán)境中的微生物降解，不會產生二次污染。
??????? 殼聚糖含有大量的羥基和氨基，可與其他有機分子，如蛋白質、氨基酸、核酸、酚類化合物、醌類化合物、脂肪酸等形成氫鍵、共價鍵或配位鍵而牢固結合。殼聚糖對有機物的吸附有物理吸附、化學吸附和離子交換吸附?；瘜W吸附是單層吸附，有選擇性。物理吸附是通過靜電引力、疏水交互作用、范德華力等的吸附，是多層吸附。甲殼素和殼聚糖在溶液中與中的離子進行離子交換反應是離子交換吸附，為等當量交換吸附。
??????? 1.1對各種染料的吸附
??????? G.Mckay對殼聚糖吸附染料性能作過詳細的研究，并對其吸附染料的機理做了系統(tǒng)的分析。其研究表明：殼聚糖對染料的吸附平衡等溫線不是單一的Langmuir和Freundlich等溫線，它更符合Langmuir和Freundlich等溫線的復合型式，稱之為 General等溫線。殼聚糖對染料的吸附過程可分為下列5步：
??????? （1）由攪拌設備產生的混合過程；
??????? （2）染料從液相到殼聚糖顆粒外表面的質量轉移；
??????? （3）在相的邊界層內的反應；
??????? （4）在顆粒內孔洞中的質量轉移；
??????? （5）在吸附狀態(tài)下的擴散，即顆粒內部擴散。
??????? Wu等認為，顆粒間的擴散是一種重要的吸附機制。通常根據體系的不同情況，吸附有效速率由上述5步中的一步 或幾步決定。譬如在系統(tǒng)中總的溶質濃度很高時，質量轉移速率由第（5）步控制，而當系統(tǒng)中液相濃度較低時，則由第（1）（2）（3）步控制，即所謂的液相質量轉移過程控制，通常是以過程中較慢的那一步為控制步驟。 殼聚糖對酸性染料、活性染料、媒染料、直接染料都具有一定的吸附性。與甲殼素相比，殼聚糖具有大量的游離氨基，因此對酸性染料、活性染料的吸附效果優(yōu)于甲殼素。Shimizu等的研究發(fā)現殼聚糖（脫乙酰度為60%）對酸性染料ChromeVio－ let的吸附量是甲殼素的8倍。這是因為染料分子結構中羥基 上的氧原子與殼聚糖中氨基（包括酰胺基）上的氫形成了更多 的氫鍵，從而使兩者的吸附量不同。殼聚糖對堿性染料的吸附效果較差，這是由于殼聚糖與堿性染料之間不能生成氫鍵，亦無離子交換吸附之故。
??????? 染料廢水一般為帶電荷的膠體溶液，根據膠體化學原理，膠體的穩(wěn)定性大小與膠體顆粒的ζ電位有關，而膠體顆粒的ζ電位隨溶液的pH值改變而有不同值，因此溶液的pH值會對膠體顆粒的絮凝產生直接的影響。在酸性條件下，殼聚糖對染料的吸附機制是化學吸附，殼聚糖分子鏈上的-NH2，在酸性溶液中被質子化形成-NH3+，該官能團與活性染料陰離子間 有很強靜電相互作用；在堿性條件下，化學吸附與物理吸附都存在，-OH成為主要的活性基團，染料分子同時可以通過范德華力、氫鍵等與殼聚糖發(fā)生吸附形成沉降。
??????? 水溶性殼聚糖pH在3~6時色度去除率較好，對印染廢水的處理在偏酸性條件下有利，主要是因為水溶性殼聚糖屬陽離子型絮凝劑，有利于吸附陰離子染料。
??????? Brent Smith等對殼聚糖吸附多種染料進行了測試，試圖了解染料的化學官能團和染料分子量對吸著的相關性。測試結果表明：分子量增加時，吸著能力顯著下降，而分子結構對吸著作用的影響，由于測試染料數目有限且分子量的影響占優(yōu)勢，而未能得到一般性的結論。染料的化學結構也會影響殼聚糖對其的吸附能力，但目前幾乎沒有這方面的相關研究。
??????? 1.2對蛋白質的吸附
??????? 殼聚糖可與蛋白質、氨基酸、脂肪酸等以氫鍵結合而形成復合物。作為高分子絮凝劑，殼聚糖可用來分離和食品加工廠廢水中的蛋白質等有機物，使廢水中的固形物減少70%~ 98%。
??????? 蛋白質的分子鏈上帶有堿性基團（如氨基），也有酸性基團（如羧基），因此是兩性化合物，在pH大于等電點的溶液中是陰性離子，而食品工業(yè)中的蛋白質的等電點多數是在酸性 范圍。因此在中性或微酸性條件下，殼聚糖與蛋白質經吸附絮凝形成復合物。在堿性條件下，殼聚糖的氨基被還原為中性，而蛋白質膠粒仍帶負電荷，兩者靜電引力被破壞，蛋白質溶解，而殼聚糖不溶解，兩者被分開。用添加了殼聚糖的吸附劑食品廠廢水中的蛋白質高達97%。
??????? 1.3對微生物的絮凝
??????? 殼聚糖絮凝微生物主要為兩個方面的因素：
??????? （1）殼聚糖作為陽離子型聚電解質與細胞表面的某些有機物形成氫鍵而吸附；
??????? （2）靜電作用。細胞壁表面一般帶負電荷，與陽離子型絮 凝劑發(fā)生電性中和而沉降。Hughes等通過實驗發(fā)現，由于氫鍵和靜電作用的選擇性，殼聚糖在絮凝微生物上也有一定的選擇性。殼聚糖對大腸肝菌、酵母菌、枯草肝菌等菌類有強的絮凝能力。
??????? 1.4殼聚糖對鹵素的吸附
??????? 殼聚糖用碘—碘化鉀水溶液處理時，因吸附作用，呈現明亮的紫紅色。殼聚糖不但能吸附碘，也能吸附溴，在極性溶液中的吸附量比在非極性溶液中大得多。殼聚糖用苯乙烯接枝后，對碘和溴的吸附都增加，其中溴的增加更明顯。殼聚糖 吸附碘的現象與淀粉和碘的作用相似，但作用機理不同。以 α-1，4糖甙鍵聯接的淀粉主鏈成螺旋形與碘形成包接物呈 色；而以β-1，4糖甙鍵聯接的殼聚糖吸附碘時，是分子中氨基 與碘形成了n-σ型電荷轉移絡合物，形成這種絡合物的作用 機理與聚酰胺—碘間的作用相同。