壳聚糖是一类资源丰富的天然高聚物，壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，由于它具有独特的化学和生物特性，对其产品的开发研究已引起越来越多的国家和研究机构的重视。本文研究了壳聚糖的一种新型衍生物——羧甲基壳聚糖季铵盐的制备及其应用。本论文包括以下几部分工作：1．概述了甲壳素、壳聚糖的国内外生产现状及其结构和性质，简述了壳聚糖及其衍生物吸湿保湿性、抗菌性研究现状以及作为水处理絮凝、吸附剂的研究进展。2．首先对壳聚糖的物理性质进行测定，采用酸碱电导滴定法测定壳聚糖的脱乙酰度，分别应用粘度法和GPC法测定原料壳聚糖分子量。用不同条件降解原料壳聚糖，并用粘度法和GPC法测定降解后壳聚糖分子量。3．分别利用碘甲烷，氯乙酸，醛等对壳聚糖进行改性，合成具有水溶性的N、N、N-三甲基壳聚糖季铵盐（TMC）、O-羧甲基-N-三甲基壳聚糖季铵盐（CMTMC）、羧甲基壳聚糖（CMC）、O-羧甲基-N、N-二甲基-N-烷基壳聚糖季铵盐。重点讨论了反应时间、碱化时间、反应物投料比等对CMTMC羧甲基化的取代度的影响。结果表明：最佳工艺条件为：反应温度为室温，反应时间为8h，碱化时间为24h，壳聚糖季铵盐、氯乙酸和氢氧化钠的质量比为m（壳聚糖季铵盐）：m（氯乙酸）：m（氢氧化钠）：1：2.5：7.5，异丙醇是60ml，氢氧化钠浓度为50％。在最佳的反应条件下，CMTMC羧甲基化的取代度达到0.80。通过FT-IR、¹³C-NMR等手段表征了其结构，应用X-ray衍射测定了改性壳聚糖的结晶情况以及与水分子作用情况，分析表明壳聚糖季铵化、羧甲基化削弱了壳聚糖分子间的氢键作用，导致结晶度降低，使CMTMC、TMC、CMC获得良好的水溶性。4．制备不同取代位置的羧甲基壳聚糖，并对其进行结构表征。测试了CMTMC、N、O-CMC、TMC、OCMC、HA在不同环境中的吸湿保湿性，结果表明：它们的吸湿保湿性大小顺序是：CMTMC＞N、O-CMC＞OCMC＞HA＞TMC。对CMTMC进行了抑菌试验，结果表明CMTMC对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度分别为1μg╱ml、1μg／ml和2μg╱ml，CMTMC在0.5％醋酸溶液介质中的抑菌效果比在水介质中要好。5．CMTMC对糖厂废水的絮凝性能明显高于TMC。经过考察pH、投加量，搅拌时间等因素对CMTMC的絮凝效果均有不同程度的影响。结果表明：最佳絮凝效果的条件是pH≥9，投加量是100mg／1-150mg／l，搅拌时间为先快速搅拌10min，后慢速搅拌10min，絮凝效果可达76％以上。6．羧甲基壳聚糖对重金属离子Cu²⁺、pb²⁺等的吸附，与羧甲基壳聚糖树脂对重金属离子的吸附进行了对比，结果表明：pH值为6时羧甲基壳聚糖及其树脂对重金属离子的吸附率达到最大：对pb²⁺和Cd²⁺离子来说，羧甲基壳聚糖略好于羧甲基壳聚糖树脂。