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第25卷第5期忻州师范学院学报Vo1．25No．5
2009年1O月JOURNALOFXINZHOUTEACHERSUNIVERSITY0ct．2009

甲壳素及其衍生物在生态环境保护中的应用

张海容，白宝林，任光明，陈金娥

(忻州师范学院，山西忻州034000)

摘要：甲壳素是自然界天然多糖衍生物，壳聚糖是其降解产物，二者对生物无毒，且不污
染环境。我国有着漫长的海岸线，虾、蟹壳资源丰富。甲壳素及其衍生物的制备工艺也不复
杂，对它进行深入研究和利用，充分发挥其在环境领域中的重要环保作用，必将开辟出更新、更
广阔的应用前景。文章评述了近年来甲壳素／壳聚糖在生态环境保护如废水处理、净化和治理
白色污染等方面的重要应用。
关键词：甲壳素；壳聚糖；环保应用
中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1671—1491(2009)05—0001—04

甲壳素(chitin)是一种类似纤维素的天然高分子聚合CH。OHCH。OHCH2OH
物，属多糖衍生物，主要从节肢动物如虾、蟹壳和真菌中提
取，资源丰富，是自然界中仅次于纤维素的第二大类生物材
料，它也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机物。2
甲壳素也称甲壳质、几丁质、壳蛋白、蟹壳素等，由2—2乙酰
胺一2一脱氧葡萄糖单体通过B一(1—4)糖甙连接起来的直
链多糖。化学名称为：(1．4)一2一乙酰氨基一2一脱氧一BL一，o
～D一萄聚糖，甲壳素经脱钙、脱蛋白质和脱乙酰基可制取
用途广泛的壳聚糖(chitosan)产品。甲壳素、壳聚糖和纤维
素的分子结构对比如下：壳聚糖也称脱乙酰甲壳素，化学名
称是聚(1，4)2一氨基一2一脱氧一D—一葡萄糖，是甲壳素1废水处理剂
长期以来，对含重金属离子的工业废水处理是一个世界
最重要的衍生物。外观为白色或灰白色，微具金属光泽，溶
性的难题。目前常用的处理方法化学沉淀法、离子交换与吸
于1％乙酸溶液后形成透明粘稠的壳聚糖胶体溶液，是最重
附、电解法等，都存在一定的缺陷，或成本高昂或产生二次污
要的性质之一。国内外关于甲壳素和壳聚糖及其衍生物的
应用研究非常活跃，与之有关的高新技术产品不断涌现，在染等，所以寻求新型、高效、廉价的重金属离子水处理剂成为
人们迫切的要求。由于甲壳素和脱乙酰甲壳素(壳聚糖)是
食品工业、化妆品、生物医学、农业、重金属提取和回收、纺织
高分子聚合物，分子中含有羟基、氨基或酰氨基等多种官能
印染、造纸等方面已有广泛的应用，且壳聚糖对人和生物无
团，其分子链上具有的活性基团一NH和一OH，能够发挥电
毒，易被微生物完全降解，是典型的环境友好材料，在环境领
中和凝聚及粘结架桥絮凝的双重作用，从而可以络合多种金
域中越来越表现出其特殊的环保应用价值。
CH，OHcH，0HH2OH属离子也可以吸附有机物和无机物。壳聚糖分子单体
中的氨基极易形成铵正离子，对过渡金属有良好的螯合作
／／1O／1o／]。用，利用甲壳素和壳聚糖良好的螯合性能，可有效地去除电
。HCOCH3。HCOCH3NHCOCH3
镀、制革、化工等行业每年产生大量废水中的重金属离子铜、

甲壳素汞、铬、铅、镍、砷等，治理污染，回收贵重金属。因此，不经任

收稿日期：20o9—09—01
基金项目：山西省教育厅科技开发项目(No20041245)；山西省留学回国人员科研基金资助项目(2008—90)
作者简介：张海容(1957一)，男，山西河曲人，博士，忻州师范学院教授，从事天然化舍物分离和应用研究。
2忻州师范学院学报第25卷

何交联的壳聚糖也可直接应用于中性或微酸性水溶液中对此，在酸性条件下(pH<6．5时)，有一高电荷密度使它能吸
金属离子的吸附。壳聚糖直接作为吸附剂可以对多种重金附水中的负电荷微粒(无论这些微粒是溶于水还是悬浮于
属离子如Hg“、Ni“、Ph“、Cd“、Cr3、Mg“、Zn“、Cu“、水中)。近年来，在日、美、英、德等发达国家，壳聚糖及其衍
Fe等进行吸附。袁毅桦等研究壳聚糖配以无机高分子生物阳离子絮凝剂在食品加工废水处理中的应用也越来越
聚合物作絮凝剂，有较好的絮凝效果和脱色效果。尤其是与广泛。由于壳聚糖对蛋白质、淀粉等有机物的絮凝作用很
碱式氯化铝混合使用，沉降时间明显加快，且脱色效果较好。强，可以从食品加工废水中回收蛋白质、淀粉作饲料。邵建
陈鹏等利用发酵法生产壳聚糖，并用来制备壳聚糖水处华等¨从环境保护入手，不仅解决了壳聚糖生产的环境保
理剂，成本低廉，且对重金属离子具有很好的去除效果。该护难题，还回收废液中的蛋白质作为优质饲料添加剂，变废
壳聚糖水处理剂对c，的吸附特性符合Langmuir方程，且为宝，提高了经济效益。Johnson【】等人用壳聚糖处理虾、蟹
出水可以达标排放。当壳聚糖用于在酸性环境中吸附金属和鲑鱼加工废水