以殼聚糖、L-半胱氨酸為原料，通過酰胺化反應制備了一種具有重金屬捕集功能的高分子重金屬絮凝劑-2-氨基-3-巰基丙酰殼聚糖( MCC) 。以含銅廢水為處理對象，通過正交實驗研究了MCC 的最佳制備條件，對其除銅性能進行了全面探討，并對絮體形貌進行了觀察和分析。結果表明，在最佳條件下制得的MCC 具有除濁和捕集重金屬離子雙重功能，形成的絮體量較大、沉速快，出水水質好，重金屬回收率較高，殘渣穩(wěn)定，不易造成二次污染，絮體分形維數(shù)越小，空隙越多，除銅效果越好。

關鍵詞：天然高分子絮凝劑殼聚糖左旋半胱氨酸含銅廢水濁度

天然水體中含銅極少，主要來自工業(yè)廢水。銅不僅對水的色、嗅、味等性狀產生影響，而且對水體自凈作用也有一定的干擾。此外，它對人類及低等生物和農作物的毒性也較大。人體長期吸入過量銅后，會抑制酶的活性，刺激消化系統(tǒng)，造成肝硬化，記憶力減退、注意力不集中等癥狀，還可出現(xiàn)多發(fā)性神經炎、神經衰弱綜合癥等; 同時，銅還是很重要的有價金屬，因此，有效回收廢水中的銅十分必要［1］。多年來，人們不斷地開發(fā)和改進重金屬廢水的處理方法和技術，產生了諸如中和沉淀、吸附、電凝聚等方法［2-4］。但這些處理方法在展現(xiàn)各自優(yōu)點的同時，也存在適用范圍小，殘渣不穩(wěn)定、回收困難等缺點。因此，高效實用的含銅廢水處理方法及藥劑仍是目前研究的熱點。殼聚糖是甲殼素脫乙酰的產物，其分子中含有—OH 和—NH2等活性基團，可與過渡金屬離子發(fā)生配位反應形成穩(wěn)定的配合物，是天然高分子絮凝劑，并具有原料來源廣泛、生產過程簡單、無毒、易生物降解等優(yōu)點。但殼聚糖分子內、分子間存在強的氫鍵締合作用，呈緊密的晶狀結構，只能溶于稀酸和某些特定的溶劑，極大地限制了其應用范圍。因此，有必要對殼聚糖進行化學改性，以改善其溶解性和絮凝性能［5］?；诖?，筆者以殼聚糖( chitosan，CTS) 為原料，在活化劑碳二亞胺鹽酸鹽( EDC·HCl) 的作用下，通過酰胺化反應將左旋半胱氨酸( L-CySH) 上重金屬離子的強配位基-巰基引入CTS 分子，得到高分子

重金屬絮凝劑-2-氨基-3-巰基丙酰殼聚糖( 2-amino-3-mercapto-propionyl chitosan，MCC) 。它不僅可以發(fā)揮架橋作用，降低濁度及顆粒狀的重金屬含量，而且可利用配位螯合作用去除溶解態(tài)重金屬，使含重金屬廢水的處理過程更加簡單高效［6-8］。

1 實驗原理

1． 1 MCC 的制備原理

制備MCC 的原理為: 活化劑碳二亞胺鹽酸鹽( EDC·HCl) 與L-CySH 上的羧基反應，形成可與氨基反應的O-酰基脲中間體，該中間體再與殼聚糖

( CTS) 分子鏈上的氨基通過酰胺化反應形成高分子重金屬絮凝劑MCC［9］。反應式如式( 1) 所示。

1． 2 MCC 除Cu2 + 機理

1． 2． 1 —SH 與Cu2 + 的配位及氧化還原作用Cu2 + 外層電子排布式為3s23p63d9，它的1 個3d軌道、1 個4s 軌道以及2 個4p 軌道形成dsp2 雜化軌道，空間構型為平面正方形。當MCC 與Cu2 + 結合時，其結構中的—SH 具有較強的給電子效應，與Cu2 + 通過配位鍵形成穩(wěn)定的難溶于水的螯合物MCC-Cu( Ⅱ) ，此時空間構型的張力最小。另外，—SH有較強的還原性，可將Cu2 + 還原為Cu + ，然后再與—SH 結合生成沉淀［10］。

1． 2． 2 —NH—、—OH 與Cu2 + 的配位作用MCC 分子中的給電子基團—NH—、—OH 與Cu2 + 具有較強的親和力，能與Cu2 + 形成穩(wěn)定的配位

化合物。在MCC 去除Cu2 + 時，由于以上2 種反應同時發(fā)揮作用，且絮凝機理呈現(xiàn)多樣化，使得MCC表現(xiàn)出較好的除Cu2 + 除濁效果。MCC 捕集重金屬的作用機理反應式如式( 2) 所示。