殼聚糖復(fù)合水凝膠的制備方法及在水處理中的應(yīng)用

馮 穎，李可心，張 宏，于漢哲，馬 標(biāo)，張建偉，董 鑫

（沈陽化工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，遼寧沈陽 110142）

工業(yè)廢水如印染廢水和電鍍廢水中含有的大量染料和重金屬離子等有機(jī)和無機(jī)污染物，若未經(jīng)處理排放到水體中，會(huì)對環(huán)境和人體健康造成巨大危害〔1-2〕。吸附法是一種廣泛使用的分離方法，具有能耗低、處理量大、操作簡單等優(yōu)勢。而天然聚合物及其衍生物因來源廣泛、綠色安全、功能基團(tuán)豐富等優(yōu)點(diǎn)，成為制備吸附劑的理想原材料被廣泛應(yīng)用在污水處理領(lǐng)域〔3〕。

殼聚糖（CS或CTS），又稱β-（1，4）-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一一種天然陽離子聚合物。它是甲殼素（幾丁質(zhì)）脫乙酰的產(chǎn)物，由于其吸附官能團(tuán)豐富、來源廣、易化學(xué)修飾、無毒且能夠生物降解等優(yōu)點(diǎn)，將殼聚糖及其衍生物作為污水處理中的吸附劑已經(jīng)取得了大量研究成果〔4-6〕。

水凝膠是一種具有三維立體結(jié)構(gòu)的親水高分子網(wǎng)絡(luò)體系，由不同聚合物合成的水凝膠結(jié)構(gòu)中可能含有大量氨基、羧基、羥基等活性官能團(tuán)，使水凝膠具有獨(dú)特的吸水溶脹特性和強(qiáng)大的吸附性能。因此，與其他類型吸附劑相比，水凝膠具有有效降低吸附質(zhì)轉(zhuǎn)移阻力的優(yōu)勢，可以達(dá)到更好的吸附效果。目前，各類水凝膠吸附劑已經(jīng)在重金屬離子廢水、印染廢水和其他污水的處理中有了廣泛應(yīng)用〔7-9〕。

殼聚糖復(fù)合水凝膠（Chitosan composite hydrogel，CCH）是以殼聚糖為主要原料，通過物理交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)、接枝共聚和互穿網(wǎng)絡(luò)等方法合成的新型復(fù)合材料。為提高CCH的材料強(qiáng)度、吸附能力及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，研究者通過對殼聚糖分子鏈上的活性基團(tuán)進(jìn)行物理、化學(xué)修飾來實(shí)現(xiàn)材料的高性能化，成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。筆者綜述了合成CCH的常見方法（化學(xué)交聯(lián)、物理交聯(lián)、互穿網(wǎng)絡(luò)），總結(jié)了近年來利用CCH經(jīng)過各種方法改性后處理工業(yè)廢水中常見的染料、重金屬離子和其他污染物的研究成果，最后對CCH在廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用面臨的困難和挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論，展望了未來CCH在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢。

1 殼聚糖復(fù)合水凝膠合成方法

1.1 化學(xué)交聯(lián)法

化學(xué)交聯(lián)合成CCH通常是指在一些特定交聯(lián)劑的作用下，通過自由基聚合、縮合反應(yīng)和加成反應(yīng)等化學(xué)作用形成三維立體網(wǎng)絡(luò)狀水凝膠結(jié)構(gòu)（如圖1所示）?；瘜W(xué)交聯(lián)合成的水凝膠結(jié)構(gòu)由于通常含有不可逆共價(jià)鍵（或離子鍵），當(dāng)受到外力時(shí)立體結(jié)構(gòu)不易被破壞，因此被稱為永久性水凝膠。此外，光交聯(lián)、輻射接枝、化學(xué)接枝和接枝聚合等方法也是化學(xué)合成CCH較為常見的方法〔10〕。

圖1 化學(xué)交聯(lián)法合成水凝膠示意Fig.1 Schematic diagram of hydrogels synthesized by chemical crosslinking method

在利用化學(xué)交聯(lián)法合成水凝膠過程中，交聯(lián)劑的選擇往往起著至關(guān)重要的作用。制備CCH時(shí)較為常見的是利用戊二醛等作為交聯(lián)劑，交聯(lián)劑的醛基與殼聚糖的氨基形成席夫堿結(jié)構(gòu)進(jìn)而合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠〔11-13〕。以此為基礎(chǔ)，可以通過對殼聚糖進(jìn)行改性或?qū)ぞ厶桥c其他物質(zhì)復(fù)合形成具有特殊性質(zhì)的新型復(fù)合材料。表1列舉了使用不同交聯(lián)劑合成殼聚糖基水凝膠復(fù)合材料的研究成果。

表1 化學(xué)交聯(lián)法常用交聯(lián)劑及產(chǎn)物/應(yīng)用Table 1 Crosslinking agents and products/applications commonly used in chemical crosslinking method

1.2 物理交聯(lián)法

物理交聯(lián)合成CCH的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要使用昂貴且可能會(huì)有毒性的交聯(lián)劑。物理水凝膠的形成是基于聚合物鏈之間可逆的相互作用，這些相互作用具有非共價(jià)鍵性質(zhì)，如靜電相互作用、疏水相互作用和氫鍵等（如圖2所示）〔10〕。此外，利用物理交聯(lián)方法合成的CCH由于不含共價(jià)鍵，在被外力作用破壞時(shí)，通常能夠自發(fā)愈合。殼聚糖通過與其他材料共混建立穩(wěn)定共混體系形成水凝膠是最常見的物理合成方法，其中與聚乙烯醇共混合成的CCH已經(jīng)在污水處理和生物醫(yī)藥領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用〔23-25〕。

圖2 物理交聯(lián)法合成水凝膠示意Fig.2 Schematic diagram of hydrogels synthesized by physical crosslinking method

圖3 殼聚糖半互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物結(jié)構(gòu)示意Fig.3 Structure diagram of chitosan semi-interpenetrating network polymer

凍融法是物理交聯(lián)法的一種常見形式，先將各類基底聚合物混合，之后進(jìn)行連續(xù)的低溫冷凍和室溫解凍，反復(fù)循環(huán)數(shù)次，以促進(jìn)聚合物鏈間的物理相互作用合成水凝膠。采用凍融法，殼聚糖可以與一些聚合物（如淀粉、聚乙烯醇等）通過氫鍵形式相結(jié)合制備水凝膠材料〔26-27〕。

以殼聚糖為原料制備物理交聯(lián)水凝膠的另一種方法是通過靜電（或氫鍵）等相互作用進(jìn)行締合。在這種情況下，交聯(lián)可以通過聚電解質(zhì)和金屬陽離子相互作用、微波共混、冰模板冷凍干燥等方法來實(shí)現(xiàn)〔28-30〕。例如，Shuxian TANG等〔31〕在不使用交聯(lián)劑前提下，以質(zhì)子化殼聚糖與海藻酸鈉為基底，利用聚電解質(zhì)間的靜電作用合成新型環(huán)保的殼聚糖/海藻酸鈉/鈣離子物理交聯(lián)雙網(wǎng)水凝膠（CTS/SA/Ca2+PCDNH），將其應(yīng)用于廢水處理中。此外，殼聚糖也可以直接暴露在堿性條件下，通過激發(fā)疏水締合作用及氫鍵作用形成水凝膠結(jié)構(gòu)，這種水凝膠材料的合成通常需要物理交聯(lián)劑制造堿性環(huán)境，常用NaOH作為物理交聯(lián)劑。例如，A.A.Enache等〔32〕、A.AUSSEL等〔33〕和T.FURUIKE等〔34〕都 曾經(jīng)以此方法合成殼聚糖物理交聯(lián)復(fù)合水凝膠材料。由于物理交聯(lián)合成的CCH與化學(xué)交聯(lián)法相比具有更好的安全性和生物相容性，在組織工程和藥物輸送領(lǐng)域也有著良好的應(yīng)用前景。

1.3 互穿（半互穿）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（Semi-IPN）技術(shù)是制備多糖水凝膠的一種簡單可行的方法，親水性多糖鏈可以直接穿入另一個(gè)交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)之中，它們之間沒有任何化學(xué)鍵，僅通過物理貫穿〔35〕（如圖4所示）。半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以同時(shí)保持每個(gè)聚合物網(wǎng)絡(luò)的特性，而聚合物間的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了材料的穩(wěn)定性，從而提高了水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度。由于半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和高度的穩(wěn)定性，它也被稱為“聚合物合金”。通過互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)合成CCH在提高水凝膠材料機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)也提高了其吸附能力，在廢水處理領(lǐng)域有較高的應(yīng)用價(jià)值。

N.K.BHULLAR等〔36〕利用微波輻射誘導(dǎo)技術(shù)合成了殼聚糖/丙烯酸和硫脲半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠，討論其對Cd2+的吸附能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明由于互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠結(jié)構(gòu)特性，大量吸附位點(diǎn)暴露在水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，Cd2+最大去除率可達(dá)98.1%，且可多次循環(huán)使用，可以作為吸附廢水中Cd2+的良好吸附劑。

2 殼聚糖復(fù)合水凝膠的應(yīng)用

CCH因其獨(dú)特的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的物理性質(zhì)和活潑的化學(xué)特性，得以在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于CCH極佳的生物相容性和降解性，使其成為組織工程和藥物釋放領(lǐng)域的最佳選擇〔37-38〕。此外，當(dāng)殼聚糖與其他材料共聚合成水凝膠后，水凝膠通常具備了一些環(huán)境響應(yīng)性（如pH、溫度、光、磁場等的刺激響應(yīng)性），這些特殊的刺激響應(yīng)性也能使CCH在藥物傳遞方面有著良好的表現(xiàn)〔39-40〕。由于CCH可以吸收水分并且含有一定的生物相容性和抗菌特性，它也常被用來作為傷口敷料使用〔41-42〕。

近年來，CCH由于其高吸附能力和綠色經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，對工業(yè)廢水中常見的染料和重金屬離子等污染物的吸附處理已經(jīng)得到廣泛關(guān)注〔43-45〕。根據(jù)廢水中不同污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的不同，CCH可以通過絡(luò)合、靜電作用、氫鍵作用和離子交換等物理化學(xué)作用將污染物從各種廢水中吸附分離〔46-48〕。例如，A.G.AHME等〔49〕通過將丙烯酰胺-甲基丙烯酸鈉接枝到殼聚糖上，制備出了能夠高效吸附堿性染料品紅的水凝膠吸附劑，在原有的基礎(chǔ)上提高了水凝膠吸附劑對品紅染料的吸附效果，因?yàn)榧谆┧徕c的引入使凝膠的溶脹程度增強(qiáng)了6.63～10.25倍，進(jìn)而提高了其對品紅染料的吸附效率。J.JOHN等〔50〕利用草酸（OA）與殼聚糖合成水凝膠珠吸附劑（ChOxb），并成功將其應(yīng)用于偶氮染料活性紅195（RR195）的吸附中。結(jié)果表明，草酸交聯(lián)殼聚糖水凝膠是一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的染料吸附材料，在pH為4時(shí)最大吸附容量為110.7 mg/g，3次解吸循環(huán)后吸附容量下降了33%。Jiarui HE等〔51〕通過簡單、清潔的辦法合成了殼聚糖、聚丙烯酸（PAA/CS）互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠，用于去除廢水中的鈾離子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，PAA/CS水凝膠可能是一種高效去除廢水中鈾離子的新替代物，最大吸附容量可達(dá)289.6 mg/g，5次循環(huán)后吸附容量僅下降了4.04%。李魯中等〔52〕制備了聚乙烯醇/殼聚糖/氧化石墨烯（PVA-CS-GO）復(fù)合水凝膠，討論其對Pb2+的吸附行為，并且通過6次的吸附與解吸循環(huán)后，吸附容量維持原來的93.41%，發(fā)現(xiàn)合成的復(fù)合水凝膠吸附劑具有極好的穩(wěn)定性和循環(huán)利用性。

CCH在工業(yè)廢水的吸附處理中已經(jīng)有了較多的研究和應(yīng)用，CCH與其他常用吸附材料相比的優(yōu)勢在于吸附容量大、效率高且研究前景好，后續(xù)研究可以從CCH結(jié)合智能材料出發(fā)，研發(fā)新型吸附劑，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。例如，殼聚糖與石墨烯、碳納米管等新型材料復(fù)合制備CCH吸附廢水中染料、重金屬離子、磷酸鹽等污染物有顯著效果。

2.1 處理廢水中染料

印染、紡織、造紙、印刷及塑料生產(chǎn)等通常會(huì)產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，這些廢水中含有大量的有色染料，由于數(shù)量多、毒性強(qiáng)、難以自然降解等原因一直是污水處理中的難題〔53-54〕。將殼聚糖復(fù)合水凝膠材料作為吸附劑處理染料廢水已經(jīng)受到人們廣泛關(guān)注〔55〕。通常對染料的吸附是物理吸附和化學(xué)吸附同時(shí)進(jìn)行的〔56〕，化學(xué)吸附主要依靠染料與CCH間的電荷轉(zhuǎn)移；物理吸附主要是依靠靜電吸引，范德華力等使CCH與染料產(chǎn)生吸附作用。此外還存在氫鍵、π-π堆積等作用。

現(xiàn)有的利用CCH材料針對廢水中染料的吸附已經(jīng)取得了較好的成果。利用各類改性CCH吸附劑處理染料的應(yīng)用如表2所示。

表2 殼聚糖復(fù)合水凝膠處理染料Table 2 Dyes treated with chitosan composite hydrogel

由表2可知，通過將殼聚糖與其他材料復(fù)合得到的CCH對工業(yè)廢水中常見的陰、陽離子染料都表現(xiàn)出良好吸附效果。在未來的研究中可以嘗試通過將智能材料引入殼聚糖復(fù)合水凝膠中，使其能夠適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境體系，更加快速、靈敏、高效地吸附多種工業(yè)廢水中各類染料。

2.2 處理廢水中重金屬離子

工業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生了許多污染難題，其中以電鍍等行業(yè)產(chǎn)生廢水中的重金屬離子污染問題尤為嚴(yán)重。CCH因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式和良好的吸附能力已成為吸附工業(yè)廢水中重金屬離子的良好吸附劑。重金屬離子主要通過靜電吸附、環(huán)化螯合和離子交換等方式吸附在水凝膠上。一方面，水凝膠的三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性和快速吸水溶脹的特點(diǎn)，為重金屬離子進(jìn)入水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中提供了通道。另一方面，聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠引入更多具有特定吸附能力的官能團(tuán)（—NH2、—OH、—COOH）等，進(jìn)一步提高水凝膠材料對重金屬離子的吸附能力。此外，相較于其他吸附劑材料，水凝膠具有更高的比表面積，這也就意味著單位面積上水凝膠吸附劑能暴露出更多的吸附位點(diǎn)與重金屬離子接觸，吸附能力和吸附速率因此大大提高〔64-65〕。

F.A.FAHANWI等〔59〕以 殼 聚 糖-蒙 脫 土（CSMMT）水凝膠為生物吸附劑，研究了CS-MMT水凝膠對Cu2+的吸附機(jī)理和效果。研究結(jié)果表明，在pH為5時(shí)，CS-MMT水凝膠投加質(zhì)量為80 mg時(shí)對Cu2+的吸附量為144.41 mg/g，主要的吸附位點(diǎn)為殼聚糖氨基中的氮原子和羥基中的氧原子處。林宗坤等〔66〕在不使用有毒交聯(lián)劑的情況下將殼聚糖（CS）、聚丙烯酸鈉（PAA）與膨潤土（BT）材料共混，通過溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化合成了殼聚糖／聚丙烯酸鈉／膨潤土（CS/PAA/BT）物理交聯(lián)水凝膠，并將其應(yīng)用于吸附廢水中的重金屬離子，結(jié)果顯示該物理交聯(lián)水凝膠可有效吸附廢水中的Pb2+、Cu2+和Cd2+，在pH為5時(shí)，最大吸 附 容 量 為Pb2+（208.94 mg/g）、Cu2+（157.7 mg/g）和Cd2+（106.82 mg/g），主要吸附機(jī)理為化學(xué)吸附，且吸附過程不易受其他陽離子（Mg2+，K+）干擾。陸泉芳等〔67〕以N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，合成了殼聚糖（CS）/聚丙烯酸（PAA）水凝膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在最佳吸附條件下吸附120 min，CS/PAA水凝膠對Cu2+和Cd2+吸附量分別可達(dá)151.2 mg/g和298.8 mg/g，并且經(jīng)過乙二胺四乙酸四鈉（EDTA-4Na）4次解吸循環(huán)后，因羧基電離程度增強(qiáng)，吸附量較初始吸附容量略有增加，說明CS/PAA水凝膠是良好的Cu2+和Cd2+吸附材料，具有良好的吸附性能及可重復(fù)利用性。趙冬琴等〔68〕以殼聚糖為原料，過硫酸銨為引發(fā)劑、丙烯酸為接枝單體，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，采用交聯(lián)聚合法成功制備殼聚糖水凝膠吸附劑。探究了其對電鍍、金屬加工、冶金、皮革制革和染料制造等工業(yè)廢水中常見的Cr6+的吸附效果。結(jié)果表明，殼聚糖水凝膠的投加質(zhì)量為3.0 g，Cr6+的初始質(zhì)量濃度為10 mg/L，吸附時(shí)間為5 h，殼聚糖水凝膠對Cr6+的去除率可達(dá)99.6%。S.PERUMAL等〔69〕采用反向乳液法，以殼聚糖和明膠為主要原料，戊二醛為交聯(lián)劑合成了復(fù)合水凝膠顆粒吸附劑（CG）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，CG對工業(yè)廢水中常見重金屬離子如Pb2+、Cd2+、Hg2+和Cr3+等有較好的吸附效果，去除率約在73%～94%之間，對Hg2+去除效果最好，最大去除率可達(dá)98%。其顆粒結(jié)構(gòu)更有利于金屬離子的吸附，可以作為一種新型吸附材料處理工業(yè)廢水中多種重金屬離子。潘界舟等〔70〕以羧甲基殼聚糖（CMCS）和聚丙烯酸（PAA）為親水性鏈，以金屬離子Al3+為物理交聯(lián)中心，通過“一鍋法”合成殼聚糖物理交聯(lián)水凝膠吸附劑，將其應(yīng)用于吸附皮革廢水中有害Cr3+。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，由于物理交聯(lián)特性使得水凝膠溶脹率高達(dá)4814%，這更有利于吸附位點(diǎn)的暴露，最大吸附容量為80.3 mg/g，經(jīng)3次吸附-解吸循環(huán)后，吸附容量仍有61.24 mg/g，是吸附去除皮革廢水中Cr3+的良好吸附材料。其他CCH吸附劑吸附重金屬離子研究成果如表3所示〔59〕。

表3 殼聚糖復(fù)合水凝膠處理重金屬離子Table 3 Treatment of heavy metal ions by chitosan composite hydrogel

由表3可知，將殼聚糖與一些常見的高分子聚合物（如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇等）通過物理或化學(xué)方式形成新型水凝膠吸附劑可以快速、高效地將工業(yè)廢水中Cr6+、Cu2+和Pb2+等常見重金屬離子吸附分離。吸附過程通常是物理吸附和化學(xué)吸附共同作用。在未來的發(fā)展中，可以嘗試?yán)酶男院蟮腃CH對特定金屬離子表現(xiàn)選擇吸附性，以適應(yīng)在實(shí)際工業(yè)廢水中吸附分離特定的金屬離子。同時(shí)應(yīng)探索研究在溫度、pH等外界環(huán)境刺激下能表現(xiàn)高度靈敏性的智能CCH吸附材料來吸附廢水中各類金屬離子，以達(dá)到更好的廢水處理效果，擴(kuò)大CCH在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

2.3 處理廢水中其他污染物

工業(yè)廢水中除了染料和重金屬離子處還存在其他污染物，如腐殖酸、磷酸鹽、苯酚等。CCH對這些污染物的吸附處理同樣能達(dá)到很好的效果。D.C.S.DANIELE等〔76〕利用摻雜碳納米管的CCH來吸附苯酚，該水凝膠的比表面積可達(dá)1 130 m2/g，孔徑為40～150 μm，是一種具有多孔表面和非均質(zhì)結(jié)構(gòu)的材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該水凝膠在30 ℃時(shí)對苯酚的最大吸附量約為404.2 mg/g，可以作為處理工業(yè)廢水中苯酚的良好吸附材料。Changhong CHEN等〔77〕采用反復(fù)凍融法制備了殼聚糖-乙二醇水凝膠（CEGH）用以吸附水中硝酸鹽，最大吸附量為49.04 mg/g，吸附作用主要依靠CEGH分子上官能團(tuán)O—H和N—H賦予的極性和與硝酸鹽之間的氫鍵作用。張肖靜等〔78〕采用水熱法制備殼聚糖-聚乙烯醇復(fù)合水凝膠，探究其對水溶液和土壤溶液中總砷的吸附效果。結(jié)果表明，改水凝膠孔徑在10～60 μm，對水溶液和土壤溶液中的砷吸附容量分別為3.976 mg/g和3.480 mg/g，同時(shí)在吸附后也具有較高解吸能力，解吸率分別為74.7%～81.4%和64.1%～77.0%，可作為去除水及土壤溶液中砷的良好吸附材料。目前，利用CCH吸附各類有機(jī)、無機(jī)污染物已經(jīng)取得了顯著成果，如表4所示。

表4 殼聚糖復(fù)合水凝膠處理其他污染物Table 4 Treatment of other pollutants by chitosan composite hydrogels

由表4可知，CCH作為吸附劑材料，對廢水中有機(jī)、無機(jī)的常見污染物均有較好的處理效果。在其未來的研究過程中，應(yīng)該探索如何將吸附污染物后的水凝膠材料更高效分離回收，降低工業(yè)廢水處理成本，在提高材料重復(fù)利用率減少二次污染的同時(shí)更加迎合國家“雙碳”政策。

3 結(jié)語與展望

殼聚糖復(fù)合水凝膠作為一種機(jī)械性能強(qiáng)、生物相容性好、功能多樣的吸附劑材料，其在水處理方面的應(yīng)用已經(jīng)備受關(guān)注。除此之外，在生物醫(yī)藥、組織工程等方面同樣有著極高的應(yīng)用價(jià)值。將殼聚糖通過化學(xué)或物理修飾或與其他材料復(fù)合形成水凝膠結(jié)構(gòu)，不僅能改善殼聚糖在酸性條件下易溶解的缺點(diǎn)，還能提高其對廢水中多種污染物的吸附能力?？偨Y(jié)了化學(xué)交聯(lián)、物理交聯(lián)和互穿網(wǎng)絡(luò)等合成CCH的常見方法。歸納了近年通過CCH處理工業(yè)廢水中常見染料、重金屬離子和其他有機(jī)、無機(jī)污染物取得的成果。未來CCH的研究可以從以下幾方面考慮：

1）在使用CCH吸附廢水中各類污染物之后，如何快速高效地將水凝膠材料分離回收和再次利用是當(dāng)下有待解決的重要問題。

2）雖然現(xiàn)有的各種CCH對廢水中金屬離子和染料吸附性能較好，但其對復(fù)雜環(huán)境中特定污染物的選擇吸附能力還有待提升，如何使其具有更高的選擇吸附性同樣值得深入研究。

3）在化學(xué)交聯(lián)合成CCH的過程中需要用到的化學(xué)交聯(lián)劑大多數(shù)都有毒，極大限制了其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。所以，為了不對環(huán)境造成二次污染，也為了使CCH能夠在其他領(lǐng)域更好應(yīng)用（有毒物質(zhì)在生物醫(yī)藥、組織工程、生活用品等領(lǐng)域的使用受限），開發(fā)綠色無毒的交聯(lián)劑具有極大的必要性。

4）將新型智能材料，如溫敏、光感、電磁響應(yīng)等融入CCH，促進(jìn)多學(xué)科的交叉融合，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，充分發(fā)揮智能型CCH的作用和優(yōu)點(diǎn)。

5）由于工業(yè)廢水成分復(fù)雜，處理量大，因此采用廉價(jià)易得的原料、優(yōu)化制備工藝和過程，從而降低成本，是推進(jìn)CCH工業(yè)化應(yīng)用的有效途徑。同時(shí)開發(fā)新型CCH，使其能在強(qiáng)酸、低溫及多種雜質(zhì)共存體系中保持較好吸附能力，以適應(yīng)工業(yè)廢水復(fù)雜嚴(yán)苛的處理環(huán)境，也是未來CCH的主要發(fā)展方向。