环糊精在环境污染治理中的应用_王佳蕾
环糊精及其衍生物在环境科学中的应用
酚类化合物为第二大类环境污染物 ,来源于 化工 、染料和造纸等工业污水和农药降解物 ,酚类 物质的检测被列为重要的环境监测项目 。传统的 光度法测定易产生干扰 。用毛细管电泳法以 β CD 为改性剂成功地分离了邻 、对 、间氯代苯酚 ,并 检测到废水中样品的含量 [ 5 ] 。亚硝酸盐是潜在的 致癌物质 ,并且饮用水中亚硝酸盐含量过高会引 起高铁蛋白症 ,因而在环境监测中亚硝酸盐是常 见监测项目之一 。在环境监测中常用的方法为萘 乙二胺光度法和离子色谱法 [ 6 ] 。而当用亚硝酸盐 与 2, 3 - 二胺基萘在紫外区显色测定亚硝酸时 ,加 入 β - CD 后吸光度明显增强 ,该方法测定范围为 0. 01 ～2 m g /L ,检测限 9. 4 ug /mL[ 7 ] 。此外 ,截至 目前 , CD 及其衍生物的应用几乎覆盖了所有的色 谱技术 ,其中在高效液相色谱 ( HPLC)中应用范围 最广 ,也发展最迅速 [ 1 ] ,为分离和测定微量污染物 提供了新的方法 。
用 40 mg /Lβ - CD 水溶液处理 24 h后
1 1 0. 05 60
土壤生物修复过程中主要的限制因素是生物 利用度和污染物毒副作用 。 CD 由于能与有机物 形成包合物而具有影响生物利用度和控制污染物 对土壤微生物及植物的毒副作用 。在 30000 ppm 柴油污染的土壤中 ,植物根生长由于受到抑制 ,仅 5 mm ,对照组根长 50 mm ,添加 CD 衍生物后 ,根长 增加到 15 mm ,表明 CD 能明显减少了污染物的毒 副作用 [ 1 ] 。高士祥 [ 18 ]等研究了 CD 对硝基苯酚微 生物降解过程的影响 ,在无 CD 时 ,微生物对对硝 基苯酚耐受浓度介于 50～75 mg /L 之间 ,加入 5. 0 g /L CD 会 使微 生物 耐受 浓度 提高 到 150 ～200 mg /L ,表明 CD 可和对硝基苯酚形成包合物而降 低后者对降解菌的毒害作用 。 2. 2. 2 对污染物消除过程的影响
环糊精基絮凝剂在废水处理中的应用进展
环糊精基絮凝剂在废水处理中的应用进展王宇星;王彦斌;苏琼;孙万虹;孙慧茹;于洪恒【摘要】水是人类赖以生存和发展的重要资源,而水污染给人们的生产和生活造成了严重的危害,因此,废水的处理技术是我国治理污染的重要举措。
而除污药剂的使用是废水处理的技术保证。
而实验证明环糊精基絮凝剂在废水处理过程中具有重要作用。
本文将通过对环糊精基絮凝剂的构成成分和主要作用进行分析,并对它在废水处理中的主要方式进行阐述,从而对环糊精基絮凝剂的应用和发展提出建设性的意见和方向。
【期刊名称】《当代化工研究》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】2页(P73-74)【关键词】环糊精基;絮凝剂;废水处理;进展【作者】王宇星;王彦斌;苏琼;孙万虹;孙慧茹;于洪恒【作者单位】[1]西北民族大学化工学院,甘肃730030;[2]甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室,甘肃730030;;[1]西北民族大学化工学院,甘肃730030;[2]甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室,甘肃730030;;[1]西北民族大学化工学院,甘肃730030;[2]甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室,甘肃730030;;[1]西北民族大学化工学院,甘肃730030;;[1]西北民族大学化工学院,甘肃730030;[2]甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室,甘肃730030;;[1]西北民族大学化工学院,甘肃730030;【正文语种】中文【中图分类】TQ314.253近年来，随着环境污染问题的严重和人们环保意识的增强，使得人们对废水的处理不断提高技术。
而废水处理技术离不开药剂的开发与应用。
成分和功能上主要由低分子向高分子，结构上由单一型向复合型方向发展。
而以环氧丙烷为交联剂，通过在碱性介质中合成了环糊精，并以此为基体，以硝酸铈铵为引发剂，在弱酸性条件下，合成了新型的水溶性交联物，称之为絮凝剂。
环糊精在环境污染治理中的应用
中 图 分 类 号 ： ０ Ｘ５ ６ 文献标 识 码 ： Ａ
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｙ ｌ ｄ ｘ ｒｎ ｎ ｍ ａ ａ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔｏ ｆｃ ｃｏ ｅ ｔ ｉ ｓ ｉ ｎ ｇ ｎ ｃ ｏ ｇ ｎ ｃ ｐ ｌｕ ａ ｔ ｒ ａ ｉ ｏ ｌ ｔ ｎ ｓ
Ｗ Ａ ＮＧ Ｊａｌｉ， ｉ—ｅ ＺＨＡＯ — ｈ ｎ ， Ｈ ＡＯ ｎ ＣＨ ＥＮ ｕ ｎ ， Ｈ ＡＮＧ ｈ— ａ ｇ Ｄｉ ｕ Ｚ Ｓ Ｙｉｇ ， Ｊａ。Ｚ Ｚ ｉｇ ｎ 。
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（． １ 河北科技 大学化 学与制 药 工程 学院 ， 河北石 家庄
环糊精在环境科学中的应用
环糊精在环境科学中的应用环糊精是一种由葡萄糖分子组成的化合物，具有独特的环状结构。
由于其独特的结构，环糊精在许多领域都有广泛的应用，包括医药、食品、化工等。
近年来，环糊精在环境科学中的应用也得到了广泛。
本文将介绍环糊精在环境科学中的应用，并探讨其潜在的风险和优势。
在环境科学中，环糊精的应用主要涉及环境监测、环境污染治理和生态保护等领域。
环糊精由于其独特的结构，可以用于捕捉和富集环境中特定种类的污染物，如重金属离子、有机污染物等。
同时，环糊精还可以用于改善污染物的生物可利用性，使其更容易被微生物降解。
在环境监测领域，环糊精可以用于修饰电极材料，提高电极的响应信号和灵敏度，从而实现环境中痕量污染物的快速检测。
在环境污染治理领域，环糊精可以通过络合、包合等作用，改善污染物的生物可利用性，提高污染物的降解效率。
在生态保护领域，环糊精可以用于研究污染物的生态毒性，评估环境污染对生态系统的影响。
使用环糊精的关键在于其与污染物的相互作用机制和条件。
通常，环糊精在环境科学中的应用需要结合其他物理、化学或生物方法。
同时，环糊精的应用优势在于其具有良好的生物相容性和环境友好性，对环境的影响较小。
然而，环糊精的应用也存在一些潜在风险，如可能出现二次污染或对非目标生物产生影响。
在进行环糊精在环境科学中的应用研究时，需要采取有效的研究方法。
需要明确研究目的和研究问题，并设计合理的实验方案。
需要采集具有代表性的样本，并进行有效的实验操作。
需要采用合适的数据分析方法，对实验结果进行深入分析。
环糊精在环境科学中具有重要的应用价值。
然而，尽管环糊精具有许多优点，但在实际应用中仍需要注意其可能带来的风险。
未来，随着环糊精研究的深入和环保技术的不断发展，环糊精在环境科学中的应用将会有更大的发展空间。
同时，我们也应该积极探索其他环保技术和材料在环境科学中的应用，为环境保护事业做出贡献。
本文旨在探讨环糊精及其衍生物在药学应用中的安全性。
环糊精在环境污染治理中的应用分析_朱顺生
环境工程
2011 年 2 月第 29 卷第 1 期
23
钾等土壤中的阳离子对 CMCD 与铬离子的络合也没 有明显的影响，在 CMCD 溶液中添加10 g / L的氯化钙 亦不会使 CMCD 中铬 离 子 析 出，与 此 相 比，在 十 二 烷 基硫酸钠溶液中只要有200 mg / L的氯化钙即会使其 析出。随着溶液中钙离子浓度的增加 CMCD 对铬离 子的络合能 力 有 所 下 降，但 即 使 在 氯 化 钙 浓 度 高 达 1 000 mg / L时 CMCD 对铬离子仍有明显的络合作用。 环糊精衍生物水溶液对吸附了菲和铬的三种黏土的 同时洗脱 实 验 结 果 与 此 相 同［19］。 由 此 可 见，用 环 糊 精去除土壤中的重金属比表面活性剂和其他有机络 合剂更有优势。 2. 2 提高生物的利用度
环糊精在环境保护中的功能应用
环糊精在环境保护中的功能应用
郝爱友;童林荟
【期刊名称】《化学试剂》
【年(卷),期】1997(19)5
【摘要】环糊精是由葡萄糖环构成的锥筒状分子。
基于环糊精和环境污染物分子之间的作用特点和机制，该试剂在环境保护方面可发挥重要作用。
【总页数】3页(P302-303)
【关键词】环糊精;包结复合;环境保护;环保;污染物分子
【作者】郝爱友;童林荟
【作者单位】山东大学化学院;中国科学院兰州化学物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】X505;O636.12
【相关文献】
1.Arcview软件缓冲区分析功能在河道环境保护中的应用 [J], 蒋学伟
2.多巴胺功能材料在环境保护中的应用进展 [J], 张庆瑞;李奕璇;陈贺;张帅其;乔丽丽
3.具包含功能环糊精大分子在生物载体中的应用 [J], 黄艳
4.β-环糊精功能化聚丙烯酰胺纳米复合材料的制备及其在提高采收率中的应用 [J], 刘炳圻;张春生;张审琴;吴颜雄
5.二氧化钛功能复合材料在环境保护中的应用现状 [J], 辛丙靖;杨建平;姜东旭;李鹏
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环糊精在环境保护中的应用和进展
环糊精及其衍生物在废水处理中的应用和进展摘要环糊精是由葡萄糖环构成的锥筒状分子。
基于环糊精和环境污染物分子之间的作用特点和机制, 该试剂在废水处理方面可发挥重要作用。
关键词环糊精, 包结复合, 环境保护环糊精(cyclodextfins，CD)于1891年由Vellier发现，1935年Frendenbe 一个有关CD及其包合物的专利问世。
目前，CD 已被广泛地应用于食品、医药、精细化工、香精和农药等多个领域。
环糊精及其衍生物的水溶液在处理工业废水领域能发挥巨大作用，它们能增溶有机污染物，利用包络作用富集或去除有机污染物、重金属离子[1-2]。
1．CD的结构与性质环糊精系淀粉经酶解环合后得到的由六个以上葡萄糖连接而成的环装低度聚合物。
分子结构为六个以上葡萄糖以α-1,4-糖苷键连结的环状低度聚合物，其中最常见的是α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精，分别由六个、七个和八个葡糖糖分子构成.环糊精圆筒内为疏水区，圆筒直径随其种类而异，约为0.6 nm、0.8 nm 和1.0 nm 。
由于这种结构，使它具有容纳其他形状和大小适合的疏水性物质的分子或基团而嵌入洞中，形成包合物的特性。
从而改善其物理、化学、生物性质，并且环糊精与这些疏水性化合物形成的包合物对人体无毒害作用，这也正是CD 能在药学中得到应用的主要原因。
性状为白色结晶性粉末，非还原性，β-环糊精熔点300℃~305℃，纯度99%，水分9%±1%，灰分0.02%以下。
在三种环糊精中，β-环糊精水的溶解度最低，最易从水分析出结晶，能被环糊精包合的物质范围很广，包括稀有气体、卤素等无机化合物和许多有机化合物。
当各种物质被环糊精包合后，其稳定性、挥发性、溶解性等各种理化性质会发生显著的变化，环糊精的这种非凡作用，使它成为具有广泛应用价值的包合材料，引起了世界上多种行业，尤其是医药和食品行业的极大关注。
2.发展历史环糊精的基础研究早在30年代开始，并证实了环糊精能形成包埋复合物，但直β-环糊精到二十世纪五十年代环糊精包埋复合物的研究才趋于成熟，并且发现环糊精在一些反应中具有催化作用。
β-环状糊精的功能特性及在食品工业中的应用
β-环状糊精的功能特性及在食品工业中的应用β-环状糊精的功能特性及在食品工业中的应用2014-10-29 09:58:22 | 来源：包谷网|Β-环状糊精(β-cyclodextrin)，简称β-CD，是淀粉经酸解环化生成的产物。
环状糊精具有保护一些物质抗氧化、抗光、抗热、防挥发以及固相化等功能，因此可作为多功能食品添加剂广泛应用于食品工业中。
一、β-环状糊精的功能特性(一)防挥发，抗氧化、光、热，防潮等，延长保质期食品中各种香气成分以及食用香料和香辛料遇光、热等容易挥发、分解，遇氧气容易氧化导致变质，从而使食品失去了应有的风味，降低了食品的质量。
芳香和辛辣调味料提取出的如桂叶油、薄荷油、柠檬油、肉桂油、蒜油、葱油、茴香油、玫瑰油、茴香脑、月桂醛等芳香油或香料物质一般不稳定，用β-环状糊精包结得到其复合物，可使这些芳香油和香料物质在贮存中的挥发、氧化、光热分解都大为降低，应用于食品有相当高的稳定功效，可用于各种食品的生产，如肉食、糕点、速食或速溶食品、调味品等香味的保持和防止香料分解引起的颜色改变。
食品工业中大都需要添加色素。
健康的天然色素色泽自然，而且不少还具有营养价值和保健的作用，如胡萝卜素。
但天然色素大多数不稳定，易受氧气、光、热、酸、碱等分解导致退色或变色。
而β-环状糊精能很好地包接类胡萝卜素、叶绿素、黄酮类色素、多酚类、醌类色素等天然色素，起到稳定色素的作用。
β-环状糊精还可以和其他抗氧化剂如维生素C、维生素E等起到协同增效的作用。
将豆油、β-环状糊精、水、砂糖以2:1:1:60的比例混合，干燥成粉，可作为糖果的抗潮解剂，添加该抗潮解剂的糖果在30℃、相对湿度为80%的空气中放置48h，完全不会吸水潮解。
奶油、蛋黄酱和各种食用油等都可加β-环状糊精制成扩散剂，涂在面包、糕点上可起到保水和保形的作用，推迟制品干燥和形状改变。
(二)消除异味的作用很多食品如肉制品、果蔬制品、乳制品等会天然存在或者在加工过程中产生一些令人不愉快的异味。
环糊精吸附去除环境污染物进展
环糊精（ cyclodextrin，CD） 是直链淀粉在由芽孢 杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一 系列环状低聚糖，其中研究较多并具有重要实际意 义的有 α、β 和 γ-环糊精。环糊精分子的形状为一 上宽下窄、两端开口的中空筒状圆环，环的内侧由两 圈氢原子及一圈糖苷键的氧原子处于 C—H 键的屏 蔽之下组成，是一疏水的空腔； 而环的外侧由于羟基 的聚集而呈亲水性。由于环糊精的特殊结构，它能 够在分子内腔提供疏水的结合部位，作为主体包络 各种适当的客体，如有机分子、无机离子以及气体分 子等。这种选择性的包络作用即通常所说的分子识 别，其 结 果 是 形 成 主 客 体 包 络 物 （ host-guest complex） 。环糊精依靠主客 体 分 子 间 的 匹 配、范 德 华 力、疏水相互作用等与有机、无机分子形成主客体包 络物或分 子 组 装 体 系［1］。 环 糊 精 及 其 衍 生 物 以 天 然高分子物质为原料，具有来源广泛、价格低廉、易 降解、无污染等优点，在催化、分离、化学、环保、食品 以及药物等领域中具有重要的研究和应用价值。本 文重点介绍各类环糊精物质吸附去除环境污染物的 研究。
Research progress in adsorption of environmental pollutants with cyclodextrin
Guo Jinsong1 Wang Long1，2 Gao Xu1
（ 1. Key Laboratory of the Three Gorges Reservoir Region’s Eco-Environment， Ministry of Education，Chongqing University，Chongqing 400045，China；
环状糊精发展前沿及应用PPT
三、环状糊精的应用
环状糊精生物法处理污水具体应用
三、环状糊精的应用
将环状糊精加入处理废水中(无需纯品50% 的环状糊精混合物对处理废水就足够) ，很 大一部分有机毒性化合物被环状糊精包接 ，形成环状糊精- 毒性物质复合物。 该复合物分子不能渗入细胞膜，即污水不 再具有毒性。
四、环状糊精现阶段的发展趋势
环状糊精的发展前沿及应用
一、环状糊精的发现过程 二、环状糊精的结构性质 三、环状糊精的应用 四、环状糊精现阶段的发展趋势
一、环状糊精的发现过程
环状糊精由酶将淀粉降解而产生，最初在 1891年从土豆淀粉里分离出来。 1903年，这些物质被表征为环状低聚糖， 直到1948年才初步认识到它的结构及特征。 1950年以来环糊精包埋复合物的研究趋于 成熟。 1960年，日本首次进行环糊精的中试生产， 此后三十年进入工业化生产阶段。目前，日 本在环糊精生产与应用方面居世界领先水平。
四、环状糊精现阶段的发展趋势
尽管大环 糊精的研 究时间不 长，但它 在食品工 业应用的 优越性和 潜力不容 置疑。
部分大环糊精的环状结构模型图
二、环状糊精的结构性质
环状糊精（Cyclodextrin，CD）：是由环糊 精葡萄糖残基转移酶作用于淀粉、糖原、 麦芽寡聚糖等葡萄糖聚合物而形成的由 6~12个D-吡喃葡萄糖基以α-1，4-葡萄糖苷 键连接而成的环状低聚糖。
二、环状糊精的结构性质
目前工业中所用的 环糊精主要是α-、 β-和γ-环糊精及其 衍生物，分别对应 于6、7 和8 个葡萄 糖单元，其中尤以 β-环糊精应用最为 广泛。
二、环状糊精的结构性质
疏水性空洞内可嵌 入各种有机化合物， 形成包接复合物，并 改变被包络物的物理 和化学性质； 环糊精分子上可交联 许多官能团进行化学 改性或以环糊精为单 体进行聚合。
对于环糊精的研究(1)
对于环糊精的研究作者：陈凤萍，杨小雨，曹荭环糊精(Cyclodexdrin，CD)是由环糊精葡萄糖基转移酶(CGT)作用于淀粉所产生的一组环状低聚糖。
首次发现于1891年．薛定锷(Schardinger)完成了确定CD结构的研究，由于CD具有“内疏水，外亲水”的分子结构，又因CD是手性化合物，这种特殊分子结构赋予CD 与多种客体化合物形成包合物的能力，由此而形成主客体分子化学，从而使CD在各个领域中得以应用。
本文着重介绍CD在医药、荧光和磷光、及食品环保方面的应用。
由于其分子结构特殊，故能与多种小分子形成包结配合物，大多数聚合物都具有良好的机械性能，易于加工成型。
以化学键合或物理混合方法将环糊精引入聚合物结构中，则可形成一类既具有聚合物的良好性能，又保持环糊精结构特点的含环糊精聚合物[1]。
因此，环糊精及其衍生物在化学分离、化学分析、医药、食品、农药等多种领域有着广泛的应用。
目前，国内外学者对环糊精的研究大多数集中在环糊精分子的包结功能、合成功能新材料等方面。
近年来，将环糊精引入到高分子膜内，利用环糊精的空腔等性状来强化膜分离性能成为了一个新的研究热点。
1.环糊精的种类天然常见的环糊精有三种，即β-CD、α-CD、γ-CD。
含6个葡萄糖单位的α-CD因环筒太小(内径约5.2A)，不适于大多数药物分子被包合；α-CD、γ-CD则有足够的环筒空间(内径分别约为6.4A和8.3A)来包合体积相对较大一些的客体，因而能与许多药物分子形成稳定的包合物。
其中，又以β-CD应用最广，这是因为目前只有β-CD具有工业化大生产规模：但是，β-CD的水溶解度较低(25℃，1.8g／100m1)因此药物β-CD包合物的水溶解度最大也不过1.8g／100m1。
这也就使得β-CD在应用受到限制。
2.环糊精目前的现状2.1环糊精在生态环境中的应用由于13一环糊精的空腔内侧的两圈氖原子(H一 3和H一5)及一圈糖苷键的氧原子处于C—H键屏蔽之下，环糊精内腔是疏水的，而环糊精分子的外侧边框则由于羟基的聚集而呈亲水性。
环状糊精在生物法处理废水中的应用
变 性淀 粉 的产 生 与应 用 [ J] ( 3) 环 状 糊 精 的 应用 [ J ]
淀 粉与 淀 粉糖 ,
吴维 江 ( 1) 王青 1955 ,
环状糊精有形成复合体的能力, 且无毒性, 安全性 好, 因而可应用在许多方面。 环状糊精的基础研究早在 30 年代开始, 由于 环状糊精很难被分解, 结晶性能良好, 当时被称为 木粉。 1936~ 1950 年期间 , 开始研究其奇 特的分 子结构、性能 , 它的产生菌 以及产生这种 酶的菌 种、合成方法取得了进展。 1950 年以来, 对环状糊精生成酶、制取方法、 环状糊精的物理化学性质和研究逐渐增多, 提出了 许多新见解。特别是 F Cram er 首先阐述了环状糊 精能稳定色素 , 继而又发现能形成包络物, 从而在 食品、医药、化妆品、香精、农业等方面的应用不 断扩大, 其相关领域的研究工作也随之活跃起来。 1968 年 CPC 公司在环状糊精制取方法, 特别在产 率提高方面取 得了新进展 , 从而实现了工 业化生 产。由于成本等原因, 限制了其应用范围。 70~ 80 年代 , 人们在降低生产成本、提高产率、分离纯化 的不同条件以及产生菌等方面的研究更为深入。近 年来 , 由于环状糊精的酶被 逐渐发现以及 工业技 术、工艺的不断完善和应用领域的扩大 , 已成为紧 俏的化工产品。 目前 , 日本在环状糊精生产与应用方面居世界 领先水平 , 其应用食品占 80 % 、医药占 10% 、农 药占 8% 、其它占 2 % , 是环状糊精的最大出口国, 我国是其进口国之一。 2 加入环状糊精进行生物法处理废水的方法 废水处理中为避免临界浓度 ( 致死浓度 ), 超 33
β-环糊精基复合材料在废水处理中的应用研究进展
当代化工研究Modern Chemical Research91 2020•03环境工程B-环糊精基复合材料在废水处理中的应用研究进展*王作栋“苏琼曲王彦斌“任敏仁贺丰洋1,2孙希阳"(1.西北民族大学化工学院甘肃7300302.甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室甘肃730030)摘耍：本文介绍了环糊精餉结构，同时对絮凝机理进行了简要说明，综述了B-环糊精基复合材料在各类工业废水处理中的应用.关键词：环糊精；絮凝；废水处理；进展中图分类号：TB332文献标识码：AProgress in the Application of p-cyclodextrin-based Composites in Wastewater Treatment Wang Zuodong",Su Qiong12*,Wang Yanbin1'2,Ren Min",He Fengyang1'2,Sun Xiyang1'2(1.Northwest Minzu University,School of Chemical Engineering,Gansu,7300302.Key Laboratory for Utility of Environment-friendly Composite Materials and Biomass in Universities of Gansu Province,Gansu,730030)Abstract t In this paper,the structure of c yclodextrin is introduced,and the flocculation mechanism is briefly described.The application of p-cyclodextrin-based composites in various industrial wastewater treatments is reviewed.Key words：cyclodextrin；flocculation^wastewater treatment；progress环境污染作为工业化迅速兴盛的“副产品”，特别是水污染问题已经成为21世纪人类所面临的一项重大课题。
环糊精在环境治理中的应用研究进展
环 境 污 染 与 防治
第 ２ ９卷
第 ｌ ｌ期
２０ ０ ７年 ｌ １月
环糊精在环境治理 中的应用研究进 展 ＊
李 海丰 王光辉 于 荣 邓 南圣
（． 华理 工 大 学 土 木 与 环 境 工 程学 院 ， １东 江西 抚 州 ３ ４ ０ ；． 汉 大 学 资 源 与 环境 学 院 ， ４０ ０ ２ 武 湖北 武汉 ４０７） ３ ０ ９
摘 要 环糊精及其衍生物由于具有一定大小 的低极性空腔结构 ， 能够包合多种低极性有 机物 ， 形成 主客体包合 物。这种包合
物 的形 成 可 以增 加 有 机 物 的水 溶 性 和 促 进其 被 微 生 物 的 分 解利 用 ； 以改 变 有 机物 的 物 理 化 学特 性 ， 进 其 在光 化 学 和 芬顿 体 系 中 可 促
环糊 精 （ ｙｌｄ ｘｒ ， Ｄ） 由环 糊 精 葡 萄糖 Ｃ ｃ ｅ ｔｉ Ｃ 是 ｏ ｎ 基 转移酶 （ ＧＴ） 用于淀 粉产 生 的一 组 以 Ｃ１ ４糖 Ｃ 作 ｔ， － 苷键 结合 的环状 低 聚 糖 ， 有 非 还 原 性 、 毒性 ， 具 无 且
不 易 被 酸 水 解 。 一 般 常 见 的 有 ａＣ Ｊ Ｄ、 一 Ｄ， — Ｄ、一 ３ Ｃ ７Ｃ
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第24卷第6期河北工业科技V ol.24,No.6 2007年11月Hebei Jour nal of Industrial Science a nd T echno log y N ov.2007 文章编号:1008-1534(2007)06-0355-06环糊精在环境污染治理中的应用王佳蕾1,赵地顺1,赵 莹1,陈 娟2,张志刚3(1.河北科技大学化学与制药工程学院,河北石家庄 050018;2.石家庄东方热电股份有限公司热电一厂化学车间,河北石家庄 050000;3.河北科技大学理学院,河北石家庄 050018)摘 要:针对环糊精在环境污染治理领域越来越广泛的应用前景,介绍了环糊精在环境污染治理方面的应用,主要包括环糊精对弱极性有机污染物的增溶作用、环糊精对环境中有机污染物的富集和治理、环糊精对有机污染物降解过程的影响、环糊精对污染物生物活性的影响等几个方面。
关键词:环糊精;有机污染物;增溶;降解;生物活性中图分类号:X506 文献标识码:AA pplication of cyclodextrins in managingorganic pollutantsWANG Jia-lei1,ZH AO Di-Shun1,ZHAO Ying1,CH EN Juan2,ZH ANG Zhi-gang3(1.College o f Chemical and Pharmaceutical Enginee ring,Hebei Unive rsity of Science and T echnology,Shijiazhuang Hebei 050018,China;2.Wo rksho p o f Chemical Plant,Shijiazhuang Do ng fang T he rmoelec tric Company Limited,Shijiazhuang Hebei 050000,China;3.Co llege o f Sciences,H ebei U niv ersity of Science a nd T echnolog y,Shijiazhua ng Hebei050018,China)A bstract:A pplicatio n of cy clo dex trins is because of its co mmon use fo r ealing w ith enviro nmental o rg anic pollutants Fo r evam-ple,it co uld solublize o rg anic co ntaminants or ganic contaminants,e nriche s and remo ves or ganic po llutants.Beside s,it could wo rk on deg radatio n pro cesses and the biological activ ity of contaminants.Key words:cy clodex trins;o rg anic co ntamina nts;so lubilization;degr adation;bio log ical ac tivity 环糊精(cyclodex trins,CDs)是由环糊精葡萄糖基转移酶作用于淀粉形成的一类环状低聚糖,是由6个或6个以上的D-(+)-吡喃型葡萄糖单元经α-1,4位连接起来的环状化合物。
目前已发现的环糊精一般含6～12个葡萄糖单元。
常见的有α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精,分别由6,7,8个葡萄糖单元组成,其中又以β-环糊精产量最高,应用最广泛。
环糊精类化合物的特点是分子结构中存在一个亲水的外缘和一个疏水的空腔。
其疏水的空腔能与许多有机物结合形成主客体包合物,这一特点是它收稿日期:2007-01-17;修回日期:2007-04-11责任编辑:张士莹作者简介:王佳蕾(1983-),女,河北保定人,硕士研究生,主要从事农药降解方面的研究。
联系人:赵地顺,男,教授。
E-mail:zhao-ds h@ 们获得广泛应用的结构基础。
随着人们对环糊精研究的深入,近年来研究人员又开发了一系列β-环糊精的衍生物。
例如:甲基环糊精、羟丙基环糊精、羧甲基环糊精等,这些环糊精衍生物的溶解性能比β-环糊精好,因而用途也更广泛。
环糊精的特点使其在诸多领域得到了广泛应用。
1978年,BENDER报道了利用与环糊精形成包合物来增加弱极性有机化合物在水中的溶解度的可能性[1]。
此后,环糊精在制药、食品、电化学、水处理等方面得到了广泛的应用。
1 环糊精在环境科学研究中的应用近年来,环糊精在环境科学研究领域取得了较大进展,主要应用在增溶弱极性有机污染物、富集和治理环境中的有机污染物、降解有机污染物、降低有机污染物的生物活性等方面。
1.1 环糊精对弱极性有机污染物的增溶作用环糊精具有疏水的空腔和亲水的外缘,能与许多有机物形成包合物,环境工作者利用环糊精的这一特性来处理弱极性有机污染物。
WANG Xiao-jiang等人建立了有机物在水与环糊精空腔中的分配平衡方程,求出了5种有机物在水和羟丙基环糊精(HPCD)中的分配平衡常数K cw[2]。
其实验研究结果表明,在H PCD存在下,三氯乙烯、氯苯、萘、蒽和DDT5种弱极性有机污染物在水中的表观溶解度大大增加,且溶解度随着H PCD浓度的增加呈线性增加。
通过log K cw和log K ow(K ow为正辛醇-水分配系数)的比较,发现二者存在线性比例关系。
通过将H PCD的增溶数据与可混溶溶剂增溶及表面活性剂增溶的结果比较发现,H PCD对弱极性有机污染物的增溶能力介于可混溶溶剂和典型的表面活性剂之间;但与二者相比,环糊精增溶具有明显的优越性。
在增溶倍数相同的情况下,H PCD的用量小于可混溶溶剂的用量,而且H PCD能完全溶于水,不会在土壤等介质中滞留造成二次污染。
羟丙基环糊精对弱极性有机污染物的增溶数据见表1。
表1 羟丙基环糊精对弱极性有机污染物的增溶数据T ab.1 HP CD increase s to the w eak po la r or ganicpo llutant dissolves the data化合物名称质量浓度/(mg·L-1)log K cw log K o w三氯乙烯1155(23℃)2.611.71氯苯456(22℃)2.841.92萘25(22℃)3.372.72蒽0.048(22℃)4.453.47DDT0.0054(24℃)6.364.05H PCD价格昂贵、用量大,进一步在环糊精包合物体系中加入其他物质以增加环糊精对弱极性有机污染物的增溶能力也是人们努力的方向之一。
例如:在β-环糊精和芘的包合体系中加入表面活性剂,可以促进β-环糊精对芘的包合,使包合常数增加[3]。
加入的表面活性剂中烷基链的长短对包合的促进作用有明显影响:烷基链越短,则β-环糊精对芘的包合常数越大,增溶作用也越大。
JODI等考察了醇类对β-环糊精吖啶包合物的影响,在该体系中加入醇类对包合常数有明显影响,作用大小主要决定于醇的烷基链长度,当烷基链的长度为4个碳原子时对包合物的稳定作用最强[4]。
WANG Xiao-jiang等人发现添加环戊醇可以使环糊精对多环芳烃的增溶能力大大提高:在γ-环糊精溶液中添加体积分数为1%的环戊醇,可以使γ-环糊精对多环芳烃的增溶倍数增加数倍至数十倍;在β-环糊精溶液中添加体积分数为0.1%的环戊醇,可以使β-环糊精对非线性多环芳烃的增溶能力增加80倍,而对线性多环芳烃则效果不明显,对蒽和萘甚至出现负作用[5]。
刘新会等人以10种苯砜基乙酸酯化合物为对象,测定了β-环糊精对该类化合物的增溶作用,并以K ow和电性拓扑态指数为参数,对包合物稳定常数(K s)进行了QSA R(quantitative structure-activi-ty relationship)模拟[6]。
模型分析表明:β-环糊精能够与该类化合物形成物质的量比为1∶1的包合物,包合物的形成是影响增溶的决定因素。
包合物形成机制类似于化合物在辛醇-水之间的分配,影响包合物稳定性的重要因素包括β-环糊精腔体中高能水分子的释放、化合物弱极性苯基与β-环糊精空腔的范德华力相互作用以及化合物砜基氧原子与β-环糊精端口羟基的氢键作用等。
高士祥等研究了β-环糊精对6种多环芳烃(PAH)的增溶作用[7]。
这种作用主要是由于PAH与β-环糊精形成主客体包合物,而使PA H的溶解度增大,β-环糊精对PAH 增溶作用的大小不仅与其log K ow有关,更主要取决于分子的大小与β-环糊精空腔的匹配程度。
在包合物不析出的浓度范围内,PAH的溶解度可增加近20倍,增溶作用显著。
曾清如等研究了羟丙基-β-环糊精(H P-β-CD)和二甲基化-β-环糊精(RAM EB)对农药甲基对硫磷的增溶作用[8]。
研究发现在质量浓度为20g·L-1的H PCD和RAM EB的溶液中,甲基对硫磷的溶解度比在纯水中的溶解度分别提高了17.92倍和21.91倍;质量浓度为120g·L-1时, RA MEB和HP-β-CD质量浓度与甲基对硫磷的增溶倍数呈良好的线性关系。
比较H P-β-CD和RA MEB对农药的增溶效果可知,RAM EB对农药的增溶作用大于HP-β-CD,25℃下,RAM EB的质量浓度为120g·L-1时,与甲基对硫磷形成的包合物溶解度最大,比在纯水中的溶解度提高了125.2倍,远大于相同质量浓度的HP-β-CD的增溶作用。
1.2 环糊精对环境中有机污染物的富集和治理20世纪90年代后,环糊精在环境污染治理方面的研究逐渐趋于实用。
例如:用环糊精及其衍生物的水溶液萃取土壤中的有机污染物,然后利用微生物进行降解。
该方法可用来清除土壤中的多环芳烃、酚类、苯胺类、呋喃类、二恶英类、联苯酚类以及有机染料等多种污染物。
BRUSSEA U等研究了H PCD对弱极性有机污染物在土壤中传输行为的356河 北 工 业 科 技 第24卷 影响[9]。
结果表明,H PCD的存在对三氯乙烯、萘、联苯、2-氯联苯、三氯苯、蒽、芘和2,4,4'-三氯联苯等有机污染物在土壤中的传输有明显的促进作用(见表2)。
这种促进作用随着H PCD质量浓度的增加而加强。
同时,H PCD在土壤中无明显滞留或吸附作用,没有二次污染,而且其对有机污染物在土壤中的传输促进作用强于其他有机物质。
表2 环糊精对有机物在土壤中滞留因子的影响Tab.2 CDs on the impact of o rganic matter in soil stranded factor污染物 无HPCD存在时的滞留因子HPCD存在时的滞留因子三氯乙烯8.05.2萘92.015.7联苯2.11.1三氯苯2.21.12-氯联苯5.01.1蒽28.61.1芘161.82.42,4,4'-三氯联苯8281.6孔德洋等人研究了不同浓度的羧甲基-β-环糊精(CM CD)对不同组分土壤中萘的洗脱去除作用,同非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚的洗脱去除作用相比较,讨论了影响洗脱效果的因素[10]。