综述：甲壳素和壳聚糖基材料在微塑料处理中的研究进展

这篇综述系统探讨了甲壳素（chitin）和壳聚糖（CS）作为生物吸附剂在微塑料（MPs）治理中的应用潜力。文章总结了其来源、提取技术及功能特性，重点分析了基于吸附、混凝-絮凝、膜技术和气浮技术的MPs去除机制，并指出材料改性（如功能化修饰、复合气凝胶）对提升选择性和机械强度的关键作用。尽管存在酸性环境溶解性等挑战，这类生物材料仍因其低成本、可降解性和丰富的氨基（-NH2）、羟基（-OH）官能团成为可持续水处理方案的重要候选。

　　

引言

塑料污染已成为全球性环境危机，每年约1200万吨塑料进入水体，其中微塑料（MPs，0.1-5 mm）和纳米塑料（NPs，<100 nm）因尺寸微小、持久性强，可通过食物链富集，甚至在人脑、胎盘等组织中检出。传统处理方法如膜过滤、电凝存在能耗高、二次污染等问题，而甲壳素和壳聚糖（CS）因其生物相容性、功能基团（-NH₂/-OH）和低成本特性，成为MPs吸附的新兴解决方案。

甲壳素与壳聚糖的特性

甲壳素是自然界第二大多糖，主要来源于甲壳类动物外壳，经脱乙酰化转化为CS后，胺基含量提升，赋予其酸性溶解性和阳离子特性。两者均可通过交联、复合（如与蒙脱土、碳纳米管）形成气凝胶或磁性材料，显著增强对聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）等MPs的吸附能力。例如，功能化螯虾壳对PS NPs的去除率达98.97%，吸附容量达72.92 mg/g。

关键去除技术

吸附机制：静电作用（CS阳离子与MPs表面负电荷）、氢键和疏水相互作用是主要驱动力。改性CS如季铵化材料对PS NPs吸附容量可达926.7 mg/g。
混凝-絮凝：CS通过桥联作用聚集MPs，但需优化pH以避免自身溶解。
膜技术：CS基复合膜通过尺寸排阻和表面吸附双路径截留MPs，但易发生膜污染。
气浮技术：微气泡携带CS-MPs复合体上浮，适用于低密度塑料如PP。

挑战与展望

当前研究多聚焦PS模型，而实际水体中PVC、PET等异质MPs的竞争吸附机制尚不明确。未来需开发广谱吸附材料，并结合人工智能优化工艺参数。此外，CS在酸性废水中的稳定性及规模化生产成本仍需突破。

结论

甲壳素/CS基材料为MPs治理提供了绿色路径，但其产业化应用依赖跨学科协作，需结合材料科学、环境工程与毒理学，推动从实验室到实际水厂的转化。