壳聚糖季铵盐的合成及特性研究
壳聚糖(CS)是一类资源丰富的天然高聚物，由于它具有独特的化学和生物特性，对其产品的开发研究已引起越来越多的国家和研究机构的重视。壳聚糖季铵化改性的产品季铵盐-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)具有良好的水溶性、保湿性、抑菌性、絮凝性，在化妆品、医药、环保等方面的应用日趋广泛，因此，季铵盐的研究成为国内外科学家研究的热点。
本文首先对壳聚糖的物理性质进行测定。分别采用酸碱指示剂滴定和电导滴定法测定了壳聚糖的脱乙酰度(DD)，后者测定结果大于前者；应用粘度法测定原料壳聚糖Ⅰ和Ⅱ的粘均分子量分别为：1.0×106、9.5×105。在室温下考察了酸的浓度、酸的种类、放置时间及外加盐对壳聚糖溶液性质的影响，结果表明：壳聚糖在酸性条件下均不稳定，外加盐的加入使溶液粘度下降，但是对溶液稳定性影响不大。
壳聚糖和环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)在异相条件下发生反应，通过单因素实验，制备了一系列不同性能的壳聚糖季铵盐，本文首次详细讨论了反应条件(反应摩尔比、反应时间、反应温度、水含量)对产率及产物性能(取代度和表观粘度)的影响；用红外光谱和核磁共振对结构进行表征分析时，发现季铵盐阳离子基以N位上取代为主；通过电镜图片对壳聚糖和季铵盐衍生物外观形貌进行对比，采用酸碱电导滴定法测定产物的取代度(DS)，并对常用取代度公式做了修正。
在单因素实验的基础上，设计正交实验，筛选最佳工艺条件，制得取代度为100％的季铵盐，研究其水溶性及在不同pH值溶液中的溶解性，发现季铵盐有良好的水溶性和pH稳定性；同时考察酸的浓度、温度、储存时间、pH值及外加盐对季铵盐溶液性质的影响。研究表明：季铵盐在醋酸中的稳定性大于甲酸与盐酸当中，水溶液在pH=3.0～9.0的范围内是稳定的；温度升高溶液粘度下降，外加盐的加入使溶液粘度下降，但对溶液的稳定性基本没有影响。
在合成实验、溶液性质研究之后，分别利用壳聚糖和季铵盐(DS=100％)对海藻酸钠废水及模拟油废水的进行絮凝实验，讨论了pH值、投加量、沉降时间和助凝剂对絮凝效果的影响，结果表明：壳聚糖经季铵化改性后，阳离子强度大大提高，其絮凝效果也有较大的提高，季铵盐对海藻酸钠废水COD的最高去除率达到88.4％，而对模拟油废水的除油率高达95.6％。通过絮凝实验现象及结果探索研究了壳聚糖及季铵盐的絮凝机理。
本文季铵盐的制备工艺简单，产率高；产品水溶性好、絮凝性强，很有开发前途。本项研究对更好的开发利用壳聚糖资源具有十分重要的意义。
壳聚糖;季铵盐;絮凝剂;环氧丙基三甲基氯化铵;废水处理
中国海洋大学
硕士
环境科学
马启敏
2005
中文
X703.5
110
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）