【环糊精衍生物对废水中几种金属离子处理的研究】环糊精衍生物水溶性比较

　　摘要：环糊精作为一种环境友好材料近年来被广泛应用于水处理[1]、受污染土壤的治理和恢复[2]，能够对有机污染物产生降解作用。对环糊精的结构修饰能够提高其溶解度，并且改变其空间结构，产生一些和环糊精本体不同的化学性质。各种金属造成的污染日趋严重，成为影响我国人民健康水平和社会经济发展的一个重要因素，研究新的环境友好材料消除金属的污染是当前的比较新颖的研究方向。本课题就是基于以上问题开展的研究工作。本实验采用经改性的β-环糊精，分析了其对Fe（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）三种金属离子的去除效果[3，4]，并研究了温度、反应时间、pH因素实验效果的影响。实验结果表明：β-环糊精的交联聚合物对Fe（Ⅱ）的去除率可以达到95.8%，对Cu（Ⅱ）的去除率为25.9%，对Zn（Ⅱ）的去除也有一定的效果。
　　Abstract: Cyclodextrins as an environmentally friendly materials are widely used in water treatment, contaminated soil management and recovery, and for organic pollutants biodegradable in recent years. Researchers found that after chemical structural modification, the solubility and space structure of Cyclodextrins were all increased. Pollutions caused by metal have become more and more serious in China, it is also an important factor that affect people"s health level and social"s economic development. To study a new environmental friendly materials to eliminate heavy metal pollution is a new research direction. The research work is based on the above problems. This experiment uses modified β-cyclodextrins, analyses the Fe (Ⅱ), Cu (Ⅱ), Zn (Ⅱ) three kinds of metal ions removal effect. And the influence factors of temperature, reaction time, pH are investigated. The results show that the β-cyclodextrin polymer cross-linked can remove 95.8% of Fe(Ⅱ), the removal rate of Cu (Ⅱ) can up to 25.9%, and there is a little effect on removal of the Zn (Ⅱ) .
　　关键词：β-环糊精；交联聚合；金属离子Fe（Ⅱ）；Cu（Ⅱ）；Zn（Ⅱ）
　　Key words: β-cyclodextrin；polymer cross-linked；metal ions Fe（Ⅱ）；Cu（Ⅱ）；Zn（Ⅱ）
　　中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）24-0311-03
　　0 引言
　　随着经济的快速发展，金属造成的污染日趋严重，成为影响我国人民健康水平和社会经济发展的一个重要因素。近年来水体受到金属离子污染而导致群体性中毒事件时有发生，而传统的生物膜法、活性污泥法处理金属离子容易受到金属离子浓度限制，使生物膜法和活性污泥法失去原有效果。因此，开发一种足够有效去除金属离子的环境友好材料已成为一个亟待解决的课题。
　　本实验首先合成一种环糊精衍生物β-CD的交联聚合物，研究其对于废水中几种常见金属离子的去除作用，并分析浓度、温度、pH、反应时间等因素对于去除作用的影响。此实验方法操作简单、造价低，对某些金属离子的去除作用效果良好，这为减少废水中金属离子的污染、高浓度金属离子生活饮用水的处理和生活生产废水的处理提供了一种新思路，具有一定的研究价值和应用前景。
　　1 实验部分
　　1.1 试剂和仪器 β-环糊精、氢氧化钠、环氧氯丙烷、乙酸、丙酮、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜分析天平、循环水式真空泵（SHZ-D）、电热恒温水槽（DK-8D）、电热恒温水浴锅（DK-9K-1）、电热恒温鼓风干燥烘箱（DHG-9123A）、玻璃仪器烘干器（KQ-C）、磁力搅拌器（EMS-9A）、原子火焰分光光度计（TS-990）、红外光谱仪、电冰箱。
　　1.2 β-环糊精重结晶的制备 用分析天平称取19.6g β-CD放入250mL烧杯中，加入100mL蒸馏水放置在电热炉上加热，并用玻璃棒不断搅拌。待β-CD溶于水中后快速用热过滤漏斗过滤，此时滤液中由于温度下降会出现β-CD结晶体，将滤液冷却后放入冰箱中过夜。然后取出冷却好的β-CD放入烘干箱（温度在80℃）烘干可得到白色晶体。
　　1.3 β-环糊精交联聚合物的制备 将40克β-环糊精溶于100mL去离子水中充分振荡，然后加入20克氢氧化钠迅速振荡使完全溶解，室温（20℃）下电磁搅拌反应24小时，得到β-环糊精钠盐溶液。取上述环糊精钠盐溶液20mL，加入6.7mL环氧氯丙烷，30℃下电磁搅拌反应至两相分离不明显，看不到油珠为止，停止搅拌。取10mL改用微波加热。将微波炉置于微波档，加热20秒，用滴管取少量滴入盛有水的试管中，有膜状沉淀析出。继续加热30秒产物在水中只溶胀不溶解，即为β-环糊精交联聚合物，用丙酮将沉淀析出，50℃真空干燥[5，6]。