节能环保网讯:吸附技术就是利用高比表面积的吸附材料的疏松结构进行物理吸附或者其特殊功能基团对重金属离子进行螯合等化学吸附的一种技术方法。对于土壤修复的吸附技术而言，最关键的是吸附剂的选择，传统的吸附剂如活性炭和沸石都存在吸附容量偏低、吸附重金属后再生成本高等缺点，继续探寻吸附性好、更为经济的吸附重金属离子的吸附材料是近几年来的热门研究方向。
壳聚糖(CTS)是去除重金属离子的最有效的吸附剂之一，已被广泛应用于废水和受重金属污染的土壤的处理。壳聚糖分子中含有大量的氨基和羟基，能够有效地通过氢键、盐键、螯合等作用对重金属离子进行物理或化学吸附。但是，由于壳聚糖自身的缺点，如易溶胀，可溶于稀酸，力学性能差等，导致其很难被直接应用于废水中重金属污染的去除，在实际应用中，壳聚糖往往需要根据具体应用条件加以改性以满足实际要求。
甲壳素，广泛存在于自然界之中，其储量仅次于纤维素，是地球上含量最丰富的天然高分子材料之一。甲壳素脱去乙酰基后可得到另一种天然多糖高分子材料，即壳聚糖(Chitosan)，大多数来源于许多低等植物的细胞壁或者甲壳类动物的外壳。两者的结构如图所示，从图中可以看出壳聚糖可由甲壳素经脱乙酰化反应得到。一般情况，不同壳聚糖的脱乙酰度也不同。壳聚糖是含有大量的-OH、-NH2等活性基团的长链高分子化合物，正是这些活性基团的存在，决定了壳聚糖具有吸附量高、选择性强等优点。但在实际应用中，壳聚糖往往需要根据具体应用条件加以改性以满足实际要求。
甲壳素和壳聚糖的分子结构示意图
由于吸附剂的化学结构以及吸附环境等条件不同，壳聚糖及其衍生物对各种重金属离子的吸附机理又不完全相同。壳聚糖对很多金属离子(如 Pb2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Ag+、Pd2+等)有稳定的配位作用，对这些金属离子的吸附一般以化学吸附为主，其中配位吸附的结合力非常强，但是与不同的金属离子的相互作用又不尽相同。
对于Pb2+离子有螯合作用的壳聚糖衍生物主要是氨基酸类(-NHCH2CO2H、- NHCH(CH3)CO2H)、吡啶基氨基(- NH(2/4- 吡啶基氨基)、)、吡哆基衍生物(- NH(吡哆基))、含硫衍生物(- NHCSSH、- NH(苄基磺酸/二磺酸))等。 陈忻对壳聚糖吸附痕量重金属 Pb2+、Ni2+、Cr3+离子的影响因素进行考察。研究发现，壳聚糖对这些痕量重金属离子的吸附率高低取决于吸附时间的长短、吸附剂用量多少、吸附液的 pH 值大小、及壳聚糖的脱乙酰度的大小等因素。彭长宏以Fe2+-H2O2作为引发剂，在交联壳聚糖(CCTS)的基础上接枝丙烯腈单体，再进行皂化反应合成壳聚糖改性物(CTCA)。吸附性能研究发现该聚合物吸附剂 CTCA 对 Pb2+有较好的吸附选择性和吸附容量。
马来酸酐对壳聚糖进行N-酰化改性能够优化壳聚糖，并显著地提高壳聚糖的吸附能力。考虑到马来酸酐的酰基结构，价格便宜，选用马来酸酐对壳聚糖进行改性，并采用传统的水浴加热的方法，即以马来酸酐和壳聚糖为原料，以二甲基亚砜为溶剂，以戊二醛为交联剂，以过硫酸钾为引发剂，制备出马来酸酐改性壳聚糖交联产物(MA-CTS)。
通过丙烯酸改性之后的壳聚糖不仅水溶性好，而且环境友好、无毒无害，无二次污染，可生物降解，是一种在修复重金属污染土壤方面具有很大潜力的修复剂，可能具有广阔的应用前景。
在微波条件下用水为反应溶剂，加入丙烯酸与壳聚糖-NH2进行 Micheal 加成反应，制得水溶性的丙烯酸-壳聚糖改性修复剂。考察了该修复剂对土壤中 Pb2+、Cr(Ⅵ)和 Cu2+重金属离子吸附性能，研究表明该修复剂比壳聚糖、EDTA、聚丙烯酸、羧甲基壳聚糖的吸附性能更好，对重金属 Pb，Cr，Cu 的去除率最高分别为 93%，80%，65%，修复后土壤的重金属含量达到农用土地一级标准。
原标题:土壤修复相关试剂（1）——吸附剂
