醛基淀粉的制备及其在废水处理中的应用

论文摘要

本文以马铃薯原淀粉为原料,双氧水为氧化剂,通过催化氧化的方法制备含有游离醛基的新型氧化淀粉——醛基淀粉,并对其理化性质和结构形态进行了探讨。根据醛基淀粉中游离的醛基能与水溶性蛋白上的氨基反应以及醛基淀粉在水中的低溶解度,将其应用于残留蛋白的废水处理中,并对处理条件进行了优化测试。实验首先对催化剂进行了筛选,通过对比无催化剂、硫酸铜、硫酸亚铁与钨酸钠和四丁基溴化铵作为催化剂的实验结果,确定钨酸钠与四丁基溴化铵作为催化剂。通过单因素实验研究了双氧水添加量、钨酸钠添加量、四丁基溴化铵添加量、碱添加量、反应时间和反应温度对醛基含量的影响,通过正交实验确定了醛基淀粉制备的最佳反应条件：双氧水添加量13.3g,钨酸钠添加量0.50g,四丁基溴化铵添加量0.30g,碱添加量5mL,反应温度45℃,反应时间1.5h,此时醛基含量可达到1.856%。实验还对醛基淀粉的理化性质和结构形态进行了测试,实验结果表明,与原淀粉相比,醛基淀粉的白度明显增加；醛基淀粉在各个温度下的溶解度和膨胀度均明显增加；透明度增加,凝沉性减弱,冻融稳定性略高于原淀粉,且随着醛基含量的增加而升高；吸湿性能明显提高。微观显示,醛基淀粉颗粒呈多角形,表面粗糙,有轻微凹陷,粒径分布范围较窄,平均粒径减小,平均分子量下降为5.26×105。通过红外光谱分析,淀粉经过适度氧化后有醛基生成。淀粉-碘复合物吸收光谱与X射线衍射图谱均表明氧化反应主要发生在淀粉的无定形区,对淀粉的破坏程度较小,不足以改变其晶体类型,醛基淀粉的晶体类型仍为B型。实验最后初步研究了醛基淀粉在废水处理中的应用,以玉米淀粉生产的废水为蛋白处理试验模型,通过正交试验确定了最佳的处理条件：醛基淀粉添加量为9.0g/L,醛基含量1.5%,反应温度40℃,反应时间2.5h,蛋白质去除率达到78.21%,试验得到了较好的处理效果。

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摘要

ABSTRACT

1 前言

1.1 淀粉概述

1.1.1 淀粉的分布与种类

1.1.2 淀粉的结构

1.1.3 淀粉的性质

1.2 变性淀粉

1.2.1 变性淀粉的定义与分类

1.2.2 变性淀粉的制备

1.2.3 变性淀粉的性质

1.2.4 变性淀粉的应用

1.3 氧化淀粉

1.3.1 氧化淀粉的特性

1.3.2 氧化淀粉的种类

1.3.3 氧化机理

1.3.4 氧化淀粉的应用

1.4 醛基淀粉

1.4.1 醛基淀粉的定义及特点

1.4.2 醛基淀粉的基本特性

1.4.3 醛基淀粉的研究现状

1.4.4 试验制备醛基淀粉的依据

1.5 工业废水处理

1.5.1 淀粉工业废水处理的方法与问题

1.5.2 醛基淀粉处理工业废水的可行性

1.6 本课题研究的目的、意义及内容

1.6.1 研究目的及意义

1.6.2 研究的主要内容

2 材料与方法

2.1 实验原料与设备

2.1.1 实验原料及试剂

2.1.2 主要仪器设备

2.2 试验方法

2.2.1 醛基淀粉的制备

2.2.2 双醛淀粉与羧基淀粉的制备

2.2.3 醛基含量与羧基含量的测定

2.2.4 单因素实验

2.2.5 氧化反应最佳条件的确定

2.2.6 醛基淀粉理化性质的研究

2.2.7 醛基淀粉结构分析与平均分子量测定

2.2.8 醛基淀粉在废水处理中的模拟应用

3 结果与讨论

3.1 催化剂的选择

3.2 双醛淀粉与羧基淀粉的制备

3.3 单因素实验结果

3.3.1 双氧水添加量对醛基含量的影响

3.3.2 钨酸钠添加量对醛基含量的影响

3.3.3 四丁基溴化铵添加量对醛基含量的影响

3.3.4 碱添加量对醛基含量的影响

3.3.5 反应温度对醛基含量的影响

3.3.6 反应时间对醛基含量的影响

3.4 氧化反应最佳条件的确定

3.5 醛基淀粉的理化性质

3.5.1 白度的测定

3.5.2 溶解度与膨胀度的测定

3.5.3 透明度的测定

3.5.4 凝沉曲线的绘制

3.5.5 冻融稳定性的测定

3.5.6 吸湿性的测定

3.6 醛基淀粉的结构分析与平均分子量的测定

3.6.1 醛基淀粉的颗粒形态

3.6.2 醛基淀粉的粒径分布

3.6.3 醛基淀粉平均分子量的测定

3.6.4 醛基淀粉的红外光谱分析

3.6.5 淀粉-碘复合物吸收谱的测定

3.6.6 醛基淀粉的晶体结构分析

3.7 醛基淀粉在废水处理中的模拟应用

3.7.1 蛋白质标准曲线的绘制

3.7.2 废水处理的单因素实验

3.7.3 废水处理条件的优化

4 结论

5 展望

6 参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

8 致谢

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