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环糊精在环境污染物去除中的应用

点击次数:   更新时间:20/01/28 20:45:01     来源:www.cyclodex.cn关闭
  环糊精及其衍生物主要用于吸附去除大气和水相中的环境污染物,环糊精是通过分子内腔的疏水结合部位和气相或水相中的疏水性有机污染物包络相互结合,因此来达到对有机污染物的吸附和去除。
  1、吸附去除气相中污染物
  W.Zhao等研究了倍他环糊精对气相和水中芳香烃类物质的吸附性能,其中的结果表明了倍他环糊精对芳香烃吸附能力的强弱与芳香烃的水溶性有关,在这一点在气相和水相中趋势一致。M.T.Butterfield等研究了用固体环糊精富集大气中的易挥发多环芳烃PAHs),研究证明多环芳烃与环糊精的作用是一种包合作用,而不是一般的吸附或缔合作用,通过包合作用形成包合物可以有效地降低多环芳烃的挥发性。
  2、吸附去除水中污染物
  H.N.Xiao等18采用阳离子化的倍他-环糊精纳米微球联合水溶性聚丙烯酰胺阴离子聚合物一起使用,通过吸附和絮凝作用同时去除水中溶解性有机物苯甲酸、甲苯和胶体状粘土颗粒。M.Arkas等将长碳链的聚丙烯亚胺、聚乙烯亚胺和环糊精衍生物这3种不溶于水的化合物装入多孔陶瓷过滤器制得有机-无机复合过滤单元体,用于多环芳烃、氯代烷烃(THMs).单环芳烃(BTX)及除草剂西玛津的去除,吸附效果较好。R.Sawicki等20研究了环糊精-硅胶纳米介孔材料对水相中有机氯农药的去除,当各农药浓度为0.060~0.270μg/mL时,含环糊精量较少或适中的介孔材料对有机氯农药的吸附作用较强,这一点在吸附多氯联苯类农药DDT和DDE时表现尤为明显。M.E.Skold等21分别采用模型预测和实验的手段研究了羧甲基倍他-环糊精对混合污染物铅、锶、锌及全氯乙烯的同时增溶作用,实验研究和模型预测的结果基本一致,羧甲基倍他_环糊精能同时较好地去除以上几种污染物。J.M.Li等分别用邻羟基苯醛,倍他环糊精和交联倍他环糊精聚合物EPICD制备了功能化壳聚糖衍生物,用于去除水中苯酚、对氯苯酚和对硝基苯酚,结果发现倍他-环糊精修饰壳聚糖对对氯苯酚有特别好的吸附能力。
  X.J.Wang等研究显示羧甲基倍他环糊精在水溶液中能同时结合蒽、三氯苯、联苯等有毒有机物,同时还能结合Cd+,且吸附不受pH及共存高浓度Ca2+的影响。苏小笛等(241以倍他-环糊精聚合物树脂与1-2-吡啶偶氨)-2蔡酚反应,生成的包结络合物可用于吸附富集铜、镉、镍与锰,从而提出了一种富集与测定痕量金属的新方法。周玉燕合成了倍他环糊精和聚丙烯酰胺(PAM)的接枝化合物β-CD-PAM,并将其用于同时含有金属离子和有机污染物的模拟废水的处理,结果表明,倍他-CDPAM对金属离子、苯酚和苯胺的絮凝效果良好,优于聚丙烯酰胺本身。喻红竹等20对倍他环糊精进行羧甲基化、酰氯化和酰胺化三步反应使之接枝到壳聚糖分子上,这种.壳聚糖衍生物对水中苯酚的吸附性能优于壳聚糖本身。E.Furusaki等(27利用缩合反应将羧甲基倍他环糊精固载到分子量为7300的壳聚糖分子上,固载产物可通过包结作用吸附去除水相中荧光染料。
  3、目前研究中存在的主要问题
  综上所述,关于环糊精及其衍生物在大气和水相污染物的吸附去除方面的应用,国内外学者已做了许多研究工作。但由于环糊精类物质自身理化性质的原因,使用过程中影响因素较多,在环境治理实际工程中的应用往往会受到限制,还存在许多问题需要进一步探讨。
  (1)目前环糊精研究多集中在环糊精及其衍生物对单一污染物的包络能力及其作用机制上,而环糊精对混合污染物的去除能力及其作用机理,以及直接将环糊精及其衍生物用于实际废水处理方面的研究较少。
  (2)大量研究表明,环糊精衍生物去除污染物能力明显强于天然环糊精,但环糊精衍生物的制备工艺复杂,生产成本高。
  (3)环糊精与淀粉性质相近,可以贮存多年不变质。但环糊精在大于200C高温、高酸度、氧化条件下可被降解,也可以被微生物分泌的淀粉酶和环糊精酶分解,所以环糊精吸附难与高级氧化或生物处理方法耦合使用。
  (4)由于环糊精及其衍生物对部分生物具有一定毒性,环糊精及其衍生物处理环境污染时,有可能对环境中的生物群落产生一定影响。
  上述问题的存在也为今后的研究提供了方向,后期要重点做的事情就是去设计开发成本低廉、物化性质稳定、吸附能力更强、无毒害的新型环糊精衍生物。随着研究的进一步发展,环糊精在污染物去除的实际应用中将具有更加良好的前景。

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