1.2 羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖
为了改善壳聚糖的水溶性,并提高其荷正电性与抗菌性,在壳聚糖分子中引入季铵盐基团的研究成为壳聚糖衍生物研究的热点领域之一。壳聚糖的接枝季铵化改性作为CTS化学改性的重要方法之一已被广泛应用,目前在这种改性方法中所用的接枝改性剂主要是2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC),它是通过GTMAC中的环氧基团与CTS中的活泼氢原子间的作用而完成反应的[7,8],在壳聚糖分子亲核中心-NH2上引入季铵盐基团-CH2CH(OH)CH2N(CH3)3+,改善了壳聚糖的水溶性,并提高了其荷正电性与抗菌性。该法简单易行,所用试剂容易获得且成本低,产品取代度也较高。沈俊菊等[9]以GTMAC为改性剂,采用反相悬浮交联法制备季铵化壳聚糖微球,发现其对染料酸性媒介黑PV有较好的吸附性能。蔡照胜等[10]也以GTMAC为改性剂制备了壳聚糖季铵盐HTCC,并用其处理含Cr2O72-的模拟电镀废水和含直接耐兰的模拟印染废水,结果显示,Cr(Ⅵ)和直接耐兰的去除率分别为94.39%和99.33%。汪灵等[11]用GTMAC与壳聚糖合成了不同取代度的壳聚糖季铵盐HTCC,发现HTCC的溶解度、稀溶液pH稳定性和吸湿性随着HTCC取代度的增加而增加,并且HTCC具有良好的成膜性,其抗菌性也明显优于壳聚糖膜。
1.3 改性壳聚糖复合膜
1.3.1 季铵盐壳聚糖复合膜
壳聚糖的季铵化作用能够增加膜的亲水性,并改善离子特性,使阳离子的强度大大增加,从而适用于阴离子型或非离子型工业废水的处理。Huang等[12]以二异氰酸盐为交联剂,聚丙烯腈(PAN)超滤膜为支撑底膜,制备了HTCC/PAN复合纳滤膜。此复合膜在压力1.0 MPa、室温25℃的条件下,对浓度1000 mg/L 的 MgCl2和 CaCl2模拟溶液的截留率达到 97%,由此可看出此复合膜可望用于脱钙和镁及水的软化,适于海水淡化领域的应用。论文网
李惠玲等[13]以磺化聚醚砜(SPES)超滤膜为支撑底膜,HTCC水溶液为表面活性层,用涂敷法制备了HTCC/SPES复合纳滤膜。最优制膜条件为:6%质量分数的HTCC水溶液,在SPES基膜上浸涂36 h,在85℃下干燥20 min。该复合膜的纯水通量为25.88 L/(m2·h),对一价盐、二价盐的截留率在10%以下,对有机物的截留率在90%左右,在混合溶液中,膜对有机物和无机盐的分离效果良好,可望在低分子量有机物脱除微量电解质方面得到应用。
Yu等[14]将HTCC与PVA溶液混合,以戊二醛(GA)为交联剂,制备了交联PVA/HTCC复合膜,并研究了膜的溶胀度、交联度及抗菌性等。结果显示,复合膜的平衡溶胀度(ESD)和溶胀速率随着HTCC用量的增加而增大,GA用量对溶胀度没什么影响;交联度与HTCC用量成反比,与GA用量成正比;复合膜的抗菌性仍然很好。由此可以看出此复合膜在生物医学领域(如药物输送,创伤敷料等)具有很好的应用前景。
1.3.2 羧甲基壳聚糖复合膜
羧甲基壳聚糖是一种水溶性壳聚糖衍生物,有许多特性,如抗菌性强,具有保鲜作用,是一种两性聚电解质等,是近年来研究的较多的壳聚糖衍生物之一。羧甲基壳聚糖是在碱的存在下用氯乙酸与壳聚糖反应得到的,羧甲基既会在-OH上发生取代,也会在-NH2上发生取代,生成O-羧甲基和N-羧甲基壳聚糖,条件合适时,会同时在-OH和-NH2上发生取代,生成N,O-羧甲基壳聚糖(NOCC)。
殷雪等[15]以氯乙酸为改性剂,以异丙醇为反应溶剂,制备了羧甲基壳聚糖,并对它的成膜性、抑菌性进行了研究。羧甲基壳聚糖水溶液在0.2%下即可成膜,随着其水溶液浓度的增大,膜的韧性增强,厚度增加,但透明度降低,色泽发黄,其浓度为1%左右时,成膜效果最佳。羧甲基壳聚糖溶液浓度0.2%的水溶液对5‰的菌液已显示出抑菌性,且浓度越高抑菌效果越好。