前沿关注技术：壳聚糖及在污水中的应用

查看全部 · 发表于 2021-4-12 07:52:02

壳聚糖是被称为聚合物的大分子物质的一种;它们由重复的结构单元组成。尽管“聚合物”一词广泛用于暗示塑料，但该术语实际上是指具有多种性质的天然合成材料。由于壳聚糖提取自天然存在的聚合物，所以它也被称为生物聚合物。壳聚糖的重复（或单体）单元是葡糖胺。葡萄糖胺是一种熟悉的膳食补充剂，主要用于增强关节（通常为膝盖和肘部）的移动性，因为它在软骨修复和维护中起作用。

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壳聚糖的母体生物聚合物是地球上第二大丰富的聚合物，紧邻纤维素，被称为甲壳素。甲壳质在1811年左右首次被Braconnot发现，Braconnot率先在纤维素衍生物方面做了大量早期工作。壳聚糖是甲壳质降解过程的天然产物。甲壳质是相当普遍存在的，发现于诸如真菌，昆虫外骨骼和某些贝类的细胞壁。壳聚糖类产品由回收的虾和蟹壳制成。

作为多糖的壳聚糖是独特的，因为葡糖胺单体含有所谓的氨基（氮）基团。液体ChitoVan乙酸酯是壳聚糖和稀乙酸（醋）的溶液。酸会导致氨基带正电或阳离子，从而使壳聚糖变得水溶性。溶解的壳聚糖的阳离子性质使其具有絮凝小沉积物颗粒的能力。由于沉积物颗粒通常是带负电荷或阴离子的，所以相反的电荷相互吸引。 ChitoVan壳聚糖是一种非常大的分子，它与许多小的沉积物颗粒结合形成足够大的颗粒团聚体，从而脱离溶液（或絮凝）。

乙酸壳聚糖已被用于水处理三十多年。基于壳聚糖的水处理已广泛用于各种工业和市政应用以及水产业。壳聚糖还可以通过其形成不溶性乳液的能力从水中除去油和油脂，这些不溶性乳液可以

通过重力分析法或过滤法分离。壳聚糖还与一些重金属（包括铜，锌，砷和其他几种有毒重金属）螯合（形成静电键）。除了水处理的广泛应用外，壳聚糖还被用于以下一些领域：止血，农业，纺织品，膳食补充剂和药物辅助。

被动式处理：

这是种处理浑浊暴雨水性价比极高的手段。被动处理不需要外界能源消耗和任何复杂的运行设备，只需要最简单的工程安装和系统维护。许多施工现场就已经配备了处理所需要素，这些包括：水，蓄水池，和植物过滤。对于这些场地，只需要将壳聚糖乳酸盐滤罐安装在适当的位置并监测其性能。

不需要过多的设计，该处理方法可以持续降低超过90%的水体浑浊度。该方法更适合于可以污水处理集中，且蓄水量足够大，并具备绿植过滤区域的场地。

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图：被动式处理池

半被动式处理：

半被动式处理通常与被动式处理技术融为一体，但在技术上不同之处在于半被动处理会产生一些能源的消耗来移动待处理的水。类似于被动处理，半被动处理非常便宜，易于安装和维护。半被动式处理通过泵，互连管道，壳聚糖乳酸盐滤罐，药筒释放器，沉降池和过滤网来完成水的处理。

壳聚糖乳酸盐滤罐一般安装在地面铺设的管线上，Y型分叉管，或袋滤器中，从而方便使用与维护。

半被动式处理方法可以持续降低超过95%的浑浊度。

主动式处理：

主动式处理利用壳聚糖（通常以液体壳聚糖乙酸酯形式）絮凝悬浮固体。通过重力沉降和加压砂过滤将絮凝物与水分离。从浑浊的雨水中去除悬浮固体是非常有效的，通常达到大于99％的浊度去除率。

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图：主动式处理工艺设备

与被动式处理方法相比，该方法需要更多设备，可会包括：

· 暴雨水蓄水池

· 管线连接

· 输送泵

· 控制单元

· 加药设备

· 监测设备

· 砂滤料

· 电力设备

一些粉末状壳聚糖也可以在主动式处理流程的预处理环节使用，来替换液体壳聚糖。其优点是固体壳聚糖能够节省大量的化学品储存空间，并具有更长的保质期。