前言

随着近代工业的发展，产生了各种各样的污染物。水体的污染也越来越严重。这给人类的健康造成了很大的威胁。化工、电子、电镀、制革、采矿和冶炼等行业的发展造成的重金属污染尤为严重。重金属污染物主要包括汞、铬、铅、锌、铜、镍等。重金属进入环境后，不能被生物降解，并会在生物体内积累，破坏正常代谢活动，从而产生一系列的毒理反应，如肾衰竭、龋齿、肝功损坏、佝偻病、神经紊乱、肿瘤等，对人体造成不可逆转的健康危害。近年来出现的“血铅事件”“毒大米”“痛痛病”以及“癌症村”，包括前几年多地出现的镉污染事件，这些都是重金属污染的结果。因此，对水体的重金属污染治理迫在眉睫。

目前，世界各国采用的重金属废水处理方法很多，主要有沉淀法、电化学法、膜分离法、吸附法等。但是，由于成本高、耗能大、易产生二次污染以及对重金属离子有选择性等缺点，大部分都不能用于实际的废水处理。壳聚糖及其衍生物吸附法由于具有吸附效果好、无二次污染、易解吸等优点，逐渐成为重金属废水处理的研究热点。

壳聚糖（chitosan）是甲壳素（chitin）脱去乙酰基后的产物，是天然多糖类化合物中唯一的碱性多糖。壳聚糖表面含有大量的—OH、—NH₂，使得它能和很多重金属离子发生螯合作用，形成具有网状结构的螯合物，且还具有无毒、可降解等优点，是一种非常理想的重金属吸附剂。甲壳素是一种重要的天然可再生资源，广泛存在于虾、蟹、蚕蛹的外壳以及真菌、藻类的细胞壁中，此外还来源于生产有机酸类、抗生素和酶的副产物，每年生物合成量超过100亿吨，年再生量仅次于纤维素。因此，以壳聚糖及其衍生物为原料来开发重金属废水吸附材料，具有原料丰富、再生迅速、环境和生物相容性好等优点，这对缓解日益加重的化石资源危机有重要现实意义。

除结构因素外，吸附剂的粒径越小，比表面积越大，性能越好，因此，将吸附剂制成纳米材料是提高其吸附性能的重要途径之一。但吸附剂粒径越小越难沉降分离，进而导致运行成本增高，造成资源浪费。磁分离技术是一种高效、快速、经济的分离磁性材料的方法，将磁分离技术引入到重金属吸附材料的制备过程中，采用壳聚糖包裹纳米磁性粒子来制备磁性壳聚糖纳米颗粒，可实现磁性壳聚糖纳米吸附剂从水体中快速分离。同时，对壳聚糖表面的活性基团进行适当修饰，可大大增强磁性壳聚糖吸附剂对重金属离子的吸附效果。

本书全面系统地分析了重金属废水的现状及处理方法、壳聚糖的改性及其在重金属废水处理领域中的应用，重点阐述、论证了著者课题组近年来设计并合成的8种类型的磁性壳聚糖纳米吸附剂（α-酮戊二酸改性磁性壳聚糖微球、乙二胺改性磁性壳聚糖微球、硫脲基与羧基双官能团修饰磁性壳聚糖纳米微球、EDTA修饰磁性壳聚糖纳米微球、三乙烯四胺修饰的磁性壳聚糖、三聚氰胺修饰磁性壳聚糖、L-精氨酸修饰磁性壳聚糖、磁性羧甲基壳聚糖）和3种金属离子印迹磁性壳聚糖纳米吸附剂（Pb²⁺印迹α-酮戊二酸改性磁性壳聚糖微球、Pb²⁺印迹硫脲基与羧基双官能团修饰磁性壳聚糖纳米微球、Pb²⁺印迹EDTA修饰磁性壳聚糖纳米微球）在重金属废水处理中的应用，详细论述了重金属离子的初始浓度、pH值、吸附时间、温度等因素对其吸附性能的影响规律，探讨了金属离子印迹磁性壳聚糖纳米微球处理含重金属废水的螯合机理、吸附机理、再生机理等。全书既具有一定的理论深度，又有实用技术，将进一步推动以壳聚糖及其衍生物为基础的重金属废水处理工艺的可持续发展。

本书主要由匡少平、吴占超撰写，刘杰、王召占、张全丽、李超也参与了写作工作。具体分工如下：第1章由匡少平、吴占超、刘杰、王召占、张全丽、李超撰写；第2章由吴占超、张全丽、王召占、刘杰、匡少平撰写；第3章由吴占超、李超、王召占、匡少平、刘杰撰写；第4～5章由匡少平、王召占、吴占超、刘杰撰写；第6～7章由匡少平、王召占、刘杰、吴占超撰写。全书由匡少平、吴占超、王召占统稿。

本书的撰写受到国家自然科学基金“金属离子印迹磁性壳聚糖纳米球的制备及其废水处理机理研究”（21007029）、国家自然科学基金“石油开采区土壤多环芳烃-重金属复合污染联合作用及迁移转化机制研究”（41541025）、青岛市科技计划重点项目“分子印迹磁性壳聚糖纳米材料的制备及其对重金属废水处理研究”（11-2-4-（16）-jch）、青岛市联合基金“基于碱土磷酸盐的LED用单一基质白光发光材料的研制与应用”（13-1-4-114-jch）等项目的资助，同时得到了青岛科技大学环境与安全工程学院、化学与分子工程学院、科技处、研究生处等大力支持。在本书的编写过程中，耿延玲、于文娟等老师给予了大力帮助、支持和指导，谨致谢忱。

由于水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。

著者