第 !"卷 第 #期
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江 苏 工 业 学 院 学 报
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改性淀粉絮凝剂的研究"
范洪波!,赵爱玲$,朱红星#,吴卫忠#,李淑红@
(! ; 江苏工业学院 环境与安全
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
系,江苏 常州 $!#%!A;$ ; 江苏海安县科技局,江苏 海安 $$AA%%;# ; 江苏工业学院;
@ ; 华中科技大学,湖北 武汉 @#%%B@)
摘要:改性淀粉絮凝剂具有无毒、原料来源广、价格低、易于生物降解等优点,近年来得到重视和发展应用。综述了接枝类改
性淀粉絮凝剂、离子化改性淀粉絮凝剂如淀粉醚类化合物以及淀粉黄原酸脂类等天然改性淀粉絮凝剂的研究进展及在水处理中
的应用。提出改性淀粉絮凝剂未来的发展前景和研究方向。利用我国极为丰富的淀粉资源,开发出更多高效、无毒、价廉的改
性淀粉絮凝剂,以满足各种废水处理的不同需要;开发以淀粉为原料的改性天然高分子絮凝剂具有重要的现实意义。
关键词:絮凝剂;改性淀粉;水处理
中图分类号:4C #!@ ; $"# 文献标识码:,
絮凝技术( D:9EEF:GHI I
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作者简介:范洪波(!&A@ >),男,河南南阳市人,副教授,主要从事精细化工产品的研制与开发工作
子絮凝剂用于选煤尾矿水处理;!" 年代以后,许
多学者对淀粉的醚化产物特别是阴离子型淀粉醚进
行许多的研究并得到不同的商品絮凝剂。如日本研
究过淀粉的氨基乙醚衍生物,用于高岭土矿桨和含
纤维素桨粕的废水处理;美、日、法、德等国先后
对多种铵盐,吡啶盐的淀粉醚衍生物,淀粉与氯甲
代氧丙烷以及淀粉与二羟基丙基 #三甲胺氯化物的
醚化反应产物进行研究,制得的多种改性絮凝剂用
于造纸厂废水、生活污水、浑浊原水等澄清。
胺类化合物易与淀粉的羟基起醚化反应,所得
的衍生物具有许多原淀粉不具有的性质。这类淀粉
衍生物有吸引带负电荷物质的趋向,成为阳离子淀
粉,许多化学家在此领域也作了较多的研究。由于
废水中大部分细微颗粒和胶体都带负电荷,对淀粉
进行阳离子改性也是一个重要研究方向。通过乙烯
基单体与淀粉的接枝共聚物阳离子化可制得阳离子
改性絮凝剂。赵彦生等首先用硝酸铈铵为引发剂,
制得丙烯酰胺与淀粉的接枝共聚物,再用甲醛和二
甲胺进行阳离子化,得到改性阳离子絮凝剂 $%&
’(,使用 $%’( 处理印染废水,比用非离子型
)*(、阳离子型 )*( 两种絮凝剂絮凝效果都
好[+]。全易等以玉米淀粉为骨架,用环氧氯丙烷
与之反应制得高交联淀粉,再跟氯乙酸反应得到淀
粉骨架上含有单一 $,-$..#基团的产物 羧甲
基交联淀粉($$(%)。$$(% 具有优良的吸附重
金属离子的能力,且可再生重复使用,是一种含重
金属离子废水的处理剂[/]。羧甲基淀粉醚一般是
指羧甲基淀粉钠,简写成 $($。合成方法很多,
$($用于重金属污水处理,如使三价金属沉淀。
丙烯基淀粉醚也用作絮凝剂[!]。
0 1 - 接枝类改性淀粉絮凝剂
2"年代初期以来,有些学者研究淀粉与丙烯
酰胺的接枝共聚物,用于含高岭土的浑浊水、粉煤
废水等的处理;皂化聚丙烯酸酯的接枝淀粉以及丙
烯酰胺、丙烯酸等单体与淀粉的接枝共聚物[2,3],
也得到较广泛的研究并用于多种废水、原水的澄
清,特别是淀粉与 - #羟基 # 4 #甲基丙烯酰氧基
氧化丙基三甲基氯化铵(,(*$)的接枝共聚物进
行了深入的研究[2]。以上各种淀粉的衍生物国外
已有多种商品生产出售,如美国的氰胺公司生产的
*567897:,;<:=>?@公司的 ;79 Q R
时 O5D?电位最小,絮凝沉淀最好[00]。鲁德忠等以
B5- L # ,-.- 为引发剂,制得玉米淀粉与丙烯酰胺
的共聚物,可用作对含石油废水的处理[0-]。李旭
祥等用过硫酸铵为引发剂,使菱角淀粉与丙烯腈接
枝共聚,制得的改性淀粉配以助凝剂碱式氯化铝处
理印染废水。浊度去除率可达 2"S以上[04]。全易
等以硝酸铈铵为引发剂制得交联淀粉与丙烯腈的接
枝共聚物,共聚物经皂化后制得水不溶性的羧基淀
粉接枝共聚物[0+]。汪玉庭等用 B5- L # ,-.- 为引
发剂,将丙烯腈接枝到交联淀粉骨架上,在碱性条
件下皂化,制得水不溶性的羧基淀粉(T%$)的聚
合物[0/]。这类水不溶性的羧基淀粉接枝共聚物去
除废水中的重金属离子具有较好的吸附作用。M"
年代以来,李朝阳等开始对铈盐—过硫酸盐复合引
发体系的研究[0!],张连生等对此复合引发体系引
发的淀粉与丙烯酰胺接枝共聚合反应的动力学进行
了研究[02],王玉芹等对此复合引发体系引发的淀
粉与丙烯酰胺接枝共聚合的产物进行了研究[03],
研究结果表明由 $5+ L # %-.- #3 复合引发体系引发
的接枝反应的接枝率略低于 $5+ L离子引发体系,
但远高于 %-.- #3 离子引发体系。
作者通过正交试验确定了最佳反应配比及反应
条件,制取了新型玉米淀粉改性絮凝剂 B%(,并
以 B%( 为母体对其进行阳离子改性,制备出阳离
子絮凝剂 B%( # $,发现 B%( 的絮凝性能受温度、
K,、矿化度等的影响不大,它是一种适用范围广
泛的絮凝剂,B%( 与 )B%复配使用时对炼油厂废
水(也叫三泥废水)和高矿化度油田废水的除浊、
除油及降低 $.H值的性能较好,用此絮凝剂处理
·!!·范洪波等 1 改性淀粉絮凝剂的研究
过的油田废水达到了石油炼制工业污染物排放标
准;!"# $ % 与 &!" 复配使用时对吉林油田碳酸
盐型废水也有良好的除浊、除油及降 %’(的性能,
其处理效果比 &)# 要好[*+]。
* , - 磺原酸酯类改性淀粉絮凝剂
./年代以来 01 2 1 3456 等还将高交联淀粉
用氢氧化钠、二硫化碳等处理得不溶性淀粉磺原酸
酯,并用于处理含金属离子废水效果较好[7/]。8 1
9:;<合成了可溶性和不溶性淀粉磺原酸酯[7*],
#=>:??:@等研究了二者对废水中重金属离子的
吸附性能进行了比较,结果表明不溶性淀粉磺原酸
酯比可溶性的效果要好[77]。除此之外,还对淀粉
的多元接枝共聚物 进行了研究,A 1 B 1 C)’等以
%<(!)为引发剂,制得了淀粉与丙烯酰胺、烯
丙基磺原酸钠三元接枝共聚物,并将其作为絮凝剂
用于固液分离,絮凝效果较好[7-]。
这些改性絮凝剂不少是接枝共聚反应的产物。
要想使天然有机高分子物接上适宜的活性基团,成
为理想的改性絮凝剂,其重要的问题是引发剂的筛
选研究。针对通常被认为处理难度较大的诸如造
纸、轻纺、日用化工废水的处理,美、日等国近年
来加紧开发出具有特殊功能的有机高分子絮凝剂,
如两性合成高分子絮凝剂和引入憎水基团的高分子
絮凝剂。
若将天然淀粉采用乙酰化交联、酯化交联或醚
化交联,再进行磺原酸化,就可制得不溶性交联淀
粉磺原酸钠(D"E),主要用于处理金属废水。张
淑媛等用 D"E 处理含镍电镀废水脱除率达 +FG以
上,镍残余浓度小于 / , 7 ?6 H I,低于国家规定排
放的标准[7J]。张淑媛还利用 D"E处理含铬的电镀
废水。实验
证明
住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问
,D"E对各种价态的铬离子,包括
阳离子和铬酸根阴离子均有相当高的脱出效果,脱
除率达 ++G,残余浓度小于 / , * ?6 H I,低于排放
标准,残渣稳定,也不会引起二次污染[7F]。王爱
明将淀粉用于环氧氯丙烷交联、交联淀粉用氢氧化
钠、二硫化碳、硫酸处理,得到不溶性磺原酸酯再
以双氧水为氧化剂,便可生产不溶性淀粉磺原酸化
二硫(D"E7)[7K]。
此外,美、英、日等许多国家的学者陆续研究
在淀粉衍生物中加入 %:’、%:%L7、M:7%’- 或水玻
璃等无机质粉末的改性淀粉衍生物,多半是混合物
的形式出现。也有一些学者研究苛化淀粉与聚丙烯
酰胺的混合物,淀粉衍生物与聚丙烯酰胺的混合物
以及淀粉磷酸盐与钠盐类的混合物并用于水和废水
处理。
7 展 望
综上所述,天然有机高分子絮凝剂以其优良的
絮凝性、安全性,可生物降解性,正引起世人的普
遍关注,根据我国的国情开发以淀粉为原料的改性
天然高分子絮凝剂具有重要的现实意义。"利用我
国极为丰富的淀粉资源,开发出更多高效、无毒、
价廉的改性淀粉絮凝剂,以满足各种废水处理的不
同需要;#淀粉接枝型絮凝剂具有絮凝能力强、分
子链稳定性强、适应范围广、阳离子化反应更容易
等特点,尤其是在淀粉 $聚丙烯酰胺接枝共聚物中
如何进行阳离子化而得到絮凝效果更好的阳离子型
絮凝剂的研究,应该引起人们的高度重视;$由于
影响改性淀粉絮凝效果的因素是多方面的,除絮凝
剂本身的性质和结构特点外,还跟水处理工艺有着
密切的关系。通常情况下,NO 值、温度、絮凝剂
用法及用量等都会影响絮凝效果,因此应该加强对
絮凝处理工艺的研究,以优化改性淀粉絮凝剂的性
能。
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