従来の水処理システムでは、最も広く使用されている凝集剤はアルミニウム塩と鉄塩であり、処理された水に残っているアルミニウム塩は人間の健康を危険にさらし、残留鉄塩は水の色などに影響します。排水処理のほとんどでは、大量のスラッジやスラッジの困難な廃棄などの二次汚染問題を克服することは困難です。したがって、環境に二次汚染を引き起こさない天然製品を求めることで、アルミニウム塩と鉄の塩の凝集剤を置き換えることは、今日の持続可能な開発戦略を実施する必要性です。天然ポリマーの凝集剤は、豊富な原材料源、低価格、良好な選択性、小さな投与、安全性、非毒性、および完全な生分解により、多くの凝集剤の間で多くの注目を集めています。数十年にわたる開発の後、異なる特性と用途を持つ多数の天然ポリマー凝集剤が出現しました。
キトサンプロパティ
キトサンは白いアモルファスで半透明のフレーク状の固体であり、水に不溶性ですが、キチンの脱アセチル化生成物である酸に溶けます。一般的に言えば、キトサンはキチンのN-アセチル基を55％以上除去する場合、キトサンと呼ばれます。キチンは、動物や昆虫の外骨格の主要成分であり、セルロース後に地球上で2番目に大きい天然有機化合物です。凝集剤として、キトサンは自然で、毒性がなく、分解性です。多くのヒドロキシル基、アミノ基、およびいくつかのn-アセチルアミノ基は、キトサンの高分子鎖に分布しており、酸性溶液で高電荷密度を持つカチオン性ポリエクトロライトを形成することができ、水素結合またはイオン結合によってネットワーク様構造を形成することもできます。ケージ分子は、それによって多くの有毒で有害な重金属イオンを複合および除去します。キトサンとその誘導体には、繊維、印刷、染色、薬物、食品、化学産業、生物学、農業だけでなく、幅広い用途があります。水供給用途と水処理における独自の利点により、飲料水の場合。
（1）水域の懸濁した固形物を除去します。天然水では、粘土細菌などの存在により負に帯電したコロイドシステムになります。長鎖カチオン性ポリマーとして、キトサンは電気中和と凝固と吸着と橋渡しの二重の機能を再生し、疑わしい物質に強い凝固効果をもたらします。蛍光剤としての伝統的なミョウバンとポリアクリルアミドと比較して、キトサンはより明確な効果を持っています。 Ravid et al。キトサンpH値が5-9である場合、単一のカオリン水分布の凝集治療の効果を研究し、凝集はpH値の影響を大きく影響し、濁度除去の有効pH値は7.0-7.5であることがわかりました。 1mg/Lの凝集剤、濁度除去率は90％を超え、生成されるフロックは粗く高速であり、総凝集沈降時間は1時間を超えません。しかし、pH値が減少または増加すると、凝集効率が低下し、非常に狭いpH範囲でのみ、キトサンがカオリン粒子と良好な重合を形成できることを示します。いくつかの研究では、凝集したベントナイト懸濁液がキトサンで処理されると、適切なpH値範囲が広くなることがわかっています。したがって、乱流水にカオリンに似た粒子が含まれている場合、の重合を改善するために凝固剤として適切な量のベントナイトを追加する必要がありますキトサン粒子に。その後、Ravid et al。それを見つけました
カオリンまたは二酸化チタン懸濁液に腐植がある場合、マイナス帯電した腐食が粒子の表面に付着し、腐植がpH値を簡単に調整できるため、キトサンで凝集して沈殿するのは簡単です。キトサンは、濁度とアルカリ度が異なる天然水域の優れた凝集特性を依然として示していました。
（2）水域から藻類と細菌を除去します。近年、海外の一部の人々は、藻類や細菌などの生物学的コロイド系でのキトサンの吸着と凝集を研究し始めています。キトサンは、淡水藻類、すなわちスピルリナ、発振器藻類、クロレラ、青緑藻に除去される効果があります。研究では、淡水藻類の場合、7のpHで除去が最適であることが示されています。海洋藻類の場合、pHは低くなります。キトサンの適切な投与量は、水域の藻類の濃度に依存します。藻類の濃度が高いほど、キトサンの投与量を増やす必要があり、キトサンの投与量の増加は凝集と降水を引き起こす傾向があります。もっと早く。濁度は藻類の除去を測定できます。 pH値が7、5mg/lの場合キトサン水中の濁度の90％を除去することができ、藻類濃度が高いほど、フロック粒子が粗く、沈降性能が向上します。
顕微鏡検査では、凝集と堆積によって除去された藻類は凝集して凝集し、まだ無傷で活発な状態であることが示されました。キトサンは水中の種に悪影響を及ぼさないため、水処理のための他の合成凝集剤とは異なり、処理された水は依然として淡水養殖に使用できます。細菌に対するキトサンの除去メカニズムは比較的複雑です。大腸菌とキトサンの凝集を研究することにより、不均衡な架橋メカニズムが凝集系の主要なメカニズムであることがわかり、キトサンは細胞デブリに水素結合を生成します。別の研究では、大腸菌のキトサン凝集の効率は、誘電性の帯電性だけでなく、その油圧次元にも依存することが示されました。
（3）残留アルミニウムを除去し、飲料水を浄化します。アルミニウム塩とポリヤミンの凝集剤は、水道水処理プロセスで広く使用されていますが、アルミニウム塩の凝集剤を使用すると、飲料水中のアルミニウム含有量が増加する可能性があります。飲料水中の残留アルミニウムは、人間の健康にとって深刻な危険です。キトサンには水残基も問題を抱えていますが、それは天然の非毒性アルカリ性アミノポリサッカ糖であるため、残基は人体に害を及ぼすことはなく、その後の治療プロセスで除去することができます。さらに、キトサンと塩化ポリヤミンなどの無機凝集剤の使用により、残留アルミニウムの含有量が減少する可能性があります。したがって、飲料水処理では、キトサンには他の合成有機ポリマー凝集剤が置き換えられない利点があります。
廃水処理におけるキトサンの適用
（1）金属イオンを除去します。の分子鎖キトサンまた、その誘導体には多数のアミノ基とヒドロキシル基が含まれているため、多くの金属イオンにキレート効果があり、溶液中に重金属イオンを効果的に吸着または捕獲できます。キャサリン・A・アイデンと他の研究は、キトサンのPb2+およびCr3+（キトサン単位）からの吸着能力がそれぞれ0.2 mmol/gと0.25 mmol/gに達し、強い吸着能力を持っていることを示しています。 Zhang Ting'an et al。脱細分化キトサンを使用して、凝集により銅を除去しました。結果は、pH値が8.0であり、水サンプル中の銅イオンの質量濃度が100 mg/L未満であった場合、銅の除去速度は99％を超えたことを示しました。質量濃度は400mg/Lであり、残留液中の銅イオンの質量濃度は依然として国の廃水排出基準を満たしています。別の実験では、pH = 5.0および吸着時間が2時間の場合、吸着化学ニッケルメッキ廃棄物液のキトサンの除去速度が72.25％に達する可能性があることを証明しました。
（2）廃水を食物廃水などの高タンパク質含有量で治療する。食品加工中、大量の懸濁固形物を含む廃水が排出されます。キトサン分子には、アミド基、アミノ基、ヒドロキシル基が含まれています。アミノ基のプロトン化により、カチオン性の高分子電解質の役割を示しています。カチオン性高分子電解質は、重金属にキレート化効果をもたらすだけでなく、水中に微量で帯電した微粒子を効果的に吸収および吸着させることができます。キチンとキトサンは、タンパク質、アミノ酸、脂肪酸などとの水素結合により複合体を形成できます。FangZhiminet al。使用済みキトサン、硫酸アルミニウム、硫酸鉄およびポリプロピレンフタラミドは、植生物質としての凝集剤として、魚介類加工廃水からタンパク質を回収します。高タンパク質回収率と排水光透過率を取得できます。キトサン自体は無毒であり、二次汚染はないため、動物飼料としての飼料に加えるなど、処理と再利用のために、食品加工植物の廃水や排水などの有用な物質をリサイクルするために使用できます。
（3）印刷および染色廃水の治療。印刷と染色廃水は、前処理、染色、印刷、仕上げの過程で、綿、羊毛、化学繊維、その他の繊維製品から排出された廃水を指します。通常、塩、有機界面活性剤、染料などが含まれており、複雑な成分、大きなクロマ、高CODがあります。 、そして、抗酸化と抗二等分の方向に発達します。これは、人間の健康と環境に非常に有害です。キトサンにはアミノ基とヒドロキシル基が含まれており、物理的吸着、化学吸着、イオン交換吸着、主に水素結合、静電気引力、イオン交換、ファンデルワールス力、疎水性相互作用などを含む、染料に強い吸着効果があります。同時に、キトサンの分子構造には多数の原発性アミノ基が含まれており、これは廃水に染料を凝集させる可能性のある配位結合を介して優れたポリマーキレート剤を形成します。
（4）スラッジ脱水への適用。現在、都市の下水処理プラントの大部分は、カチオン性ポリアクリルアミドを使用してスラッジを治療しています。練習により、この剤は良好な凝集効果があり、脱水スラッジが簡単であることが示されていますが、その残留物、特にアクリルアミドモノマーは強力な発がん物質です。したがって、その代替を求めることは非常に意味のある作業です。キトサンは優れたスラッジコンディショナーであり、活性化スラッジ細菌ミセルを形成するのに役立ちます。これは、溶液中にマイナスに帯電した懸濁物質と有機物を凝集させ、活性汚泥プロセスの治療効率を改善することができます。研究では、塩化ポリヤミウム/キトサン複合凝集剤は、スラッジコンディショニングに明らかな効果があるだけでなく、単一のPACまたはキトサンの使用と比較して、スラッジ特異的抵抗が最初に低い点に達し、ろ過率が高くなることが示されています。速く、より良いコンディショナーです。さらに、3種類のカルボキシメチルキトサン（N-カルボキシメチルキトサン、N、O-カルボキシメチルキトサンおよびO-カルボキシメチルキトサン）を使用して、スラッジの脱水性パフォーマンスで凝集剤をテストしたために使用されます。通常の凝集剤のそれよりも大幅に優れています。
キトサンまた、その導関数は、自然、無毒、分解性、および同時にさまざまな特性を持っている資源が豊富です。彼らは緑の水処理剤です。その原料であるキチンは、地球上で2番目に大きい天然有機化合物です。したがって、近年、水処理におけるキトサンの発達は明らかな成長の勢いを持っています。廃棄物を宝物に変える天然ポリマーとして、キトサンは最初に多くの分野で適用されてきましたが、国内製品のパフォーマンスと適用は、他の先進国と比較して依然として一定のギャップを持っています。キトサンとその誘導体、特に優れた合成特性を備えた修正されたキトサンに関する研究の深化により、ますます多くの応用値があります。水処理におけるキトサンのアプリケーション技術を調査し、より広い用途の範囲を持つキトサン誘導体の環境に優しい製品の開発は、非常に幅広い市場価値とアプリケーションの見通しを持っています。
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投稿時間：09-2022年8月