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羧甲基壳聚糖的制备及其对染料废水的脱色研究
引言
随着工业化的发展，大量的染料废水被排放到环境中，对水资源和环境造成了严重污染。因此，对染料废水的治理成为了环境保护的重要任务之一。目前，常用的染料废水处理方法包括物理、化学、生物等多种方法。其中，生物法因其无污染、高效节能等优点，成为近年来的研究热点。
羧甲基壳聚糖是一种生物可降解的高分子化合物，具有生物相容性、生物降解性、吸附性能等优点。因此，将其用于染料废水的处理中，既能减少生态环境的污染，又能有效地回收废水中的染料。
本文通过文献综述的方式，介绍了羧甲基壳聚糖的制备及其对染料废水的脱色研究。
一、羧甲基壳聚糖的制备
羧甲基壳聚糖是一种由壳聚糖与甲醛反应制得的高分子化合物。制备羧甲基壳聚糖的主要步骤如下：
1.壳聚糖的预处理：将壳聚糖加入一定量的氢氧化钠中，在搅拌的同时慢慢滴入甲醛水溶液，调节pH值到9-10左右，然后在反应体系中加入亚硫酸氢钠，反应后用去离子水洗涤壳聚糖，最后将其保存到某一低温下备用。
2.羧甲基化反应：将上述预处理后的壳聚糖溶解在需要的pH值条件下，慢慢加入甲醛水溶液，并加入催化剂NaOH，在恒温条件下反应数小时后，转化为羧甲基壳聚糖。最后，用去离子水洗涤羧甲基壳聚糖，干燥备用。
二、羧甲基壳聚糖的脱色性能研究
染料废水的脱色机制主要为吸附法、化学法和生物法。其中，羧甲基壳聚糖作为一种吸附剂，具有很好的吸附能力，能够有效地脱色染料废水。
1.吸附实验结果
实验结果表明，羧甲基壳聚糖对染料废水中的各种染料均有很好的吸附能力，其中亲和力较大的阳离子性染料吸附效果最好，而阴离子性染料的吸附能力较弱。在实验条件下，羧甲基壳聚糖对偶氮染料的最大吸附量可达到153mg/g，对分散染料的最大吸附量可达到45mg/g。
2.吸附机理
羧甲基壳聚糖的吸附机理主要为静电作用、氢键作用和疏水作用。当pH值小于等于某一特定值时，羧甲基壳聚糖能够与染料分子发生静电作用，吸附在其表面。在pH值大于该特定值时，羧甲基壳聚糖的羧酸基离子化程度提高，羟基质子化，使其表面带有正电荷，在染料分子表面带有负电荷的情况下产生静电作用，从而吸附染料分子。
此外，羧甲基壳聚糖的吸附能力还与其分子量、羧甲基化度、孔径大小等因素相关。
结论
羧甲基壳聚糖具有较好的生物相容性和生物降解性能，其制备简单、成本低廉，并且对染料废水中的染料有良好的吸附作用。因此，在染料废水处理中，羧甲基壳聚糖具有较好的应用前景。