接枝共聚淀粉和阳离子淀粉的制备及絮凝性能研究

论文摘要

现代工业的发展在带来巨大效益的同时也带来了越来越严重的污染，其中废水对人体和环境都具有很大的危害。然而现在普遍应用于污水处理的絮凝剂多数都存在着成本高、用量大、毒性高的弊端。所以开发出高效、低毒、价格低、可生物降解的新型絮凝剂就变得十分必要和迫切。淀粉来源丰富、价格低廉、性能优良，在经过改性引入了新的基团后可使其性能得到加强。接枝淀粉和阳离子淀粉在引入了新基团后，性能得到了较大提高，近年来在很多工业领域都有应用，尤其是在废水处理领域。同时，两种改性淀粉都可以生物降解，对环境污染小，因此研发制备具有十分重要的现实意义。本试验以市售玉米淀粉为原料，分别对淀粉与丙烯酰胺的辐照接枝共聚反应以及淀粉与醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵阳离子化反应进行了研究，具体研究内容如下：利用辐照法引发淀粉与丙烯酰胺的接枝共聚反应，考察了淀粉与丙烯酰胺质量比、淀粉乳浓度、辐照剂量三个因素对接枝率的影响。通过单因素和正交试验确定了最佳反应条件为：淀粉与丙烯酰胺质量比1:2，淀粉乳浓度6%，辐照剂量10kGy。在模拟试验中，淀粉-丙烯酰胺接枝物添加量为0.7g/L时浊度去除率为86.33%，浊度去除效果良好。采用半干法制备阳离子淀粉，考察了水分用量、氢氧化钠用量、反应时间、反应温度和醚化剂用量五个因素对阳离子取代度的影响。通过单因素试验和响应面试验结果得出最佳反应条件为：水分用量26mL、温度83.5℃、氢氧化钠为12g、反应时间3h，醚化剂用量56.43g。在模拟试验中，在pH为7.1，阳离子淀粉添加量为0.5g/L时，剩余浊度为36.4NTU，浊度去除率为75.73%。但阳离子淀粉对浊度的去除效果受到pH影响较大，性能不够稳定。通过与市售聚丙烯酰胺对COD去除效果的比较得出，试验制得的两种絮凝剂的性能更加优良，对COD的去除率更高，能够达到较好的絮凝效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 淀粉的自然存在
• 1.2 变性淀粉的应用
• 1.3 絮凝技术在废水处理中的应用
• 1.3.1 絮凝机理
• 1.3.2 絮凝剂的分类
• 1.4 辐照接枝淀粉的研究进展
• 1.4.1 辐照技术的研究进展
• 1.4.2 接枝淀粉的研究进展
• 1.5 阳离子淀粉的研究进展
• 1.5.1 阳离子淀粉的分类
• 1.5.2 阳离子淀粉的合成方法
• 1.5.3 阳离子淀粉的应用
• 2 引言
• 2.1 研究的目的与意义
• 2.2 研究内容
• 3 材料和方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 仪器与试剂
• 3.2.1 主要仪器设备
• 3.2.2 主要试剂
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 淀粉与丙烯酰胺的辐照接枝共聚
• 3.3.2 半干法制备阳离子淀粉
• 3.3.3 COD 去除试验
• 4 结果与分析
• 4.1 淀粉与丙烯酰胺的辐照接枝共聚
• 4.1.1 单因素试验结果与分析
• 4.1.2 正交试验结果与分析
• 4.1.3 接枝物定性鉴定
• 4.1.4 高岭土模拟污水处理测试结果
• 4.2 阳离子淀粉
• 4.2.1 单因素试验结果与分析
• 4.2.2 响应面试验结果与分析
• 4.2.3 高岭土模拟污水处理测试结果
• 4.3 COD 测定结果
• 4.3.1 COD 测定的标准曲线的绘制
• 4.3.2 淀粉-丙烯酰胺接枝物、阳离子淀粉和聚丙烯酰胺对 COD 的影响
• 5 讨论
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 硕士期间发表的论文
• 硕士期间获得奖励
• 附录