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  隨著造紙、電池、皮革、紡織、冶金等工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生的廢水中含有大量的銅、鉛、鎳、鉻、汞等重金屬離子。這些離子對(duì)自然環(huán)境和生物具有非常嚴(yán)重的破壞作用，制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，為了去除或者降低廢水中的重金屬離子濃度，化學(xué)沉淀、膜過(guò)濾、吸附、光催化、離子交換、反滲透等一系列技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)，并投入實(shí)際生產(chǎn)。但是每一種技術(shù)都有一定的局限性。

  殼聚糖是一種天然可降解材料，其分子上含有大量的活性氨基和羥基基團(tuán)，可以捕獲和固定廢水中的金屬離子。但是殼聚糖本身力學(xué)強(qiáng)度比較低，需要使用戊二醛等對(duì)其進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)或者固定。但是這些交聯(lián)反應(yīng)大量消耗殼聚糖的活性基團(tuán)，使其后期的金屬離子捕獲能力大大降低。為了避開交聯(lián)問(wèn)題，可以把殼聚糖涂覆在一些支撐載體上，這樣可以最大限度的保持殼聚糖對(duì)金屬離子的捕獲能力。因此制備具有高比面積的多孔載體是本研究的重點(diǎn)。

  英國(guó)曼徹斯特大學(xué)李加深博士團(tuán)隊(duì)利用之前開發(fā)的超高比表面積多孔聚乳酸纖維作為載體（ACS applied materials & interfaces (2019)，doi.org/10.1021/acsami.9b18083），把殼聚糖負(fù)載在纖維表面，形成一個(gè)殼聚糖的多孔結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)可以把殼聚糖固定在聚乳酸纖維表面，殼聚糖不需要化學(xué)交聯(lián)都可以抵抗吸附離子過(guò)程中的溶脹行為。更為重要的是，這種高比表面積的多孔結(jié)構(gòu)為殼聚糖提供了充分接觸廢水的界面，捕獲重金屬離子的效率和速度大大提高。本研究以銅離子為例，其捕獲效率可達(dá)大約110 mg/g。

圖1. 多孔聚乳酸纖維負(fù)載殼聚糖吸附銅離子示意圖。

圖2. 多孔聚乳酸纖維。

圖3. 聚乳酸纖維負(fù)載不同量的殼聚糖。

圖4. 不同條件對(duì)銅離子吸附的影響以及吸附動(dòng)力學(xué)。

  以上科研成果近期在Carbohydrate Polymers上發(fā)表。第一作者為曼徹斯特大學(xué)博士生Qasim Zia（巴基斯坦），通訊作者為曼徹斯特大學(xué)李加深博士。

  詳細(xì)內(nèi)容見論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115343