1、选题背景

铬在水中是一种毒性较大的重金属污染物，它通常以三价或六价形式出现，主要来自于电镀、冶金、制革、印染、矿业等行业排放的废水中。通常认为，Cr(VI)对人体具有较强的致癌和致突变能力，且易为人体吸收而积蓄在体内，其毒性是三价的五百多倍，能迅速对人体内脏造成衰竭。除此以外，Cr(VI)本身具有极强的氧化能力和迁移能力，对生态环境也会造成重大威胁。我国饮用水中规定的Cr(VI)的最大浓度是0.05mg/L，而吸附法是目前使用最多且较为有效的处理含Cr（VI）废水的方法。常用的吸附材料存在吸附容量低、吸附和解吸速度慢、吸附材料吸附饱和后无法再生和重复使用等问题。而壳聚糖是一种氨基多糖，其分子链中的氨基易与大部分重金属离子形成稳定的螯合物，是处理含重金属工业废水的一种优秀原料。使用超支化聚合物对壳聚糖进行接枝共聚，能够增加壳聚糖上的氨基，是壳聚糖能够和更多的Cr（VI）发生配位，吸附更多Cr（VI）。超支化聚合物具有独特的准球形分子结构和丰富的端基，表现出高溶解度、低粘度、高反应活性等特殊性能，能够使生成的壳聚糖衍生物具有更好的吸附性能及其他特性。由于壳聚糖分子中存在大量的氢键作用，导致壳聚糖抗润胀、溶解性差，在常规有机溶剂中的溶解性极差，极大地限制了壳聚糖的广泛应用，所以使用离子液体这一绿色溶剂使壳聚糖衍生物能够在均相条件下发生反应，吸附Cr（VI）。

2、壳聚糖概述

壳聚糖的化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，是自然界唯一带正电荷的且大量存在可再生的天然多糖。壳聚糖分子中含有大量羟基(-OH)和氨基(-NH2)，是典型的 Lewis 碱性基团。使用壳聚糖吸附法处理废水具有成本低廉、原料丰富、可再生、不易造成二次污染、可生物降解等优点。

2.1壳聚糖吸附基本原理

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，其分子链中的氨基、与氨基相邻的羟基、N-乙酰氨基易能与大部分重金属离子形成具有一定网状结构的笼形的稳定性极强的螯合物，这种螯合物起到了固定金属离子的重要的作用，从而实现壳聚糖与重金属离子之间的吸附作用。而-OH属亲水性基团，其大量存在于壳聚糖的分子链中，在处理重金属废水的过程中为吸附剂提供了良好的吸附动力，进一步提高了壳聚糖对重金属离子的吸附能力。另外，壳聚糖吸附金属离子过程与多孔固体吸附剂吸附溶质的过程有许多类似之处，但壳聚糖的残基上含有-NH2和-OH，可以发生络合作用或离子化作用，因此它的吸附过程具有某些特殊性。

2.2壳聚糖的化学性能

壳聚糖结构中含有大量轻基（-OH）、氨基（-NH2），同时含有亲水基和疏水基。骨架链间的氢键形成了壳聚糖大分子的二级结构，壳聚糖结构上的特殊性以及高分子化合物的物理特性，使得壳聚糖具有很强的反应活性，可以发生水解、交联、接枝、酞化、醚化、磺化、梭甲基化、氧化还原以及络合等反应，生成具有不同性能的壳聚糖衍生物。壳聚糖还能对许多离子特别是过渡金属离子、有机物、生物分子等具有离子交换、鳌合、吸附等作用。

壳聚糖溶液中分子链上的氨基还能结合氢质子，形成NH3 阳离子，因此可与阴离子表面活件剂十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等发生静电结合，产生聚两性电解质絮凝沉淀。

壳聚糖分子链上的氨基和经基是电子给体，能为多价金属离子提供电子对，形成含配位键的配位化合物，因而具有一些特征反应，如壳聚糖与硫酸铁按溶液反应，立即生成白色沉淀。