淀粉二元酸单酯类衍生物的合成与应用研究

论文摘要

淀粉二元酸单酯类衍生物是淀粉与二元酸酐反应所得的产物，一般包括淀粉丁二酸单酯和淀粉顺丁烯二酸单酯等阴离子型淀粉衍生物。本文采用干法和微波干法制备了淀粉丁二酸单酯和淀粉顺丁烯二酸单酯，通过优化实验条件大大提高了反应效率，为实现产品的工业生产奠定了基础。通过干法与微波干法反应结果比较，证明微波干法极大地缩短了反应时间，提高了反应的取代度以及反应效率。文中同时采用红外光谱、核磁共振波谱、扫描电镜等分析技术对产品进行了表征。 通过环氧氯丙烷交联的玉米淀粉与丁二酸酐进行酯化反应制备出水不溶性的交联淀粉丁二酸单酯(CSS)。研究了影响CSS吸附重金属Pb(Ⅱ)的因素：CSS对重金属Pb(Ⅱ)的吸附速度很快，20min便可以达到平衡：吸附量随着吸附剂取代度的增大而提高，当pH值在2～6变化时CSS对Pb(Ⅱ)的吸附量随pH值增大而升高。吸附平衡遵循Langmuir等温吸附，由求出的Langmuir参数得到CSS3对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为0.50mmol／g。对CSS在溶液中吸附Pb(Ⅱ)的行为进行了热力学研究，具体试验结果表明Pb(Ⅱ)在CSS3上的吸附是吸热的并且是自发发生的。 采用淀粉顺丁烯二酸单酯作为絮凝剂对高岭土悬浮液进行了絮凝研究。对影响絮凝效果的因素如絮凝剂取代度、絮凝剂粘度、絮凝剂剂量、环境温度、悬浮液pH值等因素进行了考察，取代度为0.07的淀粉顺丁烯二酸单酯投加量为4ppm时使0.2％高岭土悬浮液的浊度值最低降到4.2NTU，浊度去除率为96.3％。研究表明淀粉顺丁烯二酸单酯是一种价格低廉、合成工艺简单、效果良好的絮凝剂。 采用环氧氯丙烷交联的玉米淀粉与阳离子化试剂进行醚化反应，再与顺丁烯二酸酐进行酯化反应，得到新型的两性淀粉——交联阳离子淀粉顺丁烯二酸单酯(CCSM)。详细研究了影响CCSM吸附重金属Cr(Ⅵ)的因素：CCSM对重金属Cr(Ⅵ)的吸附速度很快，20min便可以达到平衡；当pH值为4时CCSM对Cr(Ⅵ)的吸附量最大。吸附平衡遵循Langmuir等温吸附，由求出的Langmuir参数得到CCSM1对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为35.71mg／g，并对固体吸附剂CCSM在溶液中吸附热力学行为进行了研究，具体试验结果表明Cr(Ⅵ)在CCSM上的吸附是放热的并且是自发发生的。

论文目录

• 独创性说明
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 淀粉及其衍生物
• 1.1.1 淀粉
• 1.1.2 淀粉的变性
• 1.2 淀粉二元酸单酯类衍生物研究进展
• 1.2.1 淀粉丁二酸单酯研究进展
• 1.2.2 淀粉顺丁烯二酸单酯研究进展
• 1.3 淀粉基絮凝剂的研究进展
• 1.3.1 絮凝剂种类
• 1.3.2 淀粉基絮凝剂
• 1.4 淀粉基重金属离子吸附剂的研究进展
• 1.4.1 重金属废水的处理
• 1.4.2 吸附剂概述
• 1.4.3 淀粉基重金属离子吸附剂
• 1.5 本论文的设计思想
• 2 淀粉丁二酸单酯的干法及其微波干法合成研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 微波作用机制
• 2.1.2 微波加热与传统加热特点的比较
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 淀粉与丁二酸酐的反应方程式
• 2.2.2 干法合成淀粉丁二酸单酯影响因素的研究
• 2.2.3 微波干法合成淀粉丁二酸单酯影响因素的研究
• 2.2.4 淀粉丁二酸单酯的表征
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 药品和仪器
• 2.3.2 制备与分析
• 2.4 结论
• 3 交联淀粉丁二酸单酯对 Pb（ II）的吸附应用研究
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 离子吸附法原理概述
• 3.2.2 交联淀粉丁二酸单酯的合成路线
• 3.2.3 交联淀粉丁二酸单酯吸附 Pb（II）影响因素的研究
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 药品和仪器
• 3.3.2 制备与分析
• 3.4 结论
• 4 干法与微波干法制备淀粉顺丁烯二酸单酯及其絮凝行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 制备淀粉顺丁烯二酸单酯的反应方程式
• 4.2.2 干法合成淀粉顺丁烯二酸单酯影响因素的研究
• 4.2.3 微波干法合成淀粉顺丁烯二酸单酯影响因素的研究
• 4.2.4 淀粉顺丁烯二酸单酯的表征
• 4.2.5 絮凝机理的探讨
• 4.2.6 淀粉顺丁烯二酸单酯絮凝高岭土悬浮液影响因素的研究
• 4.2.7 淀粉顺丁烯二酸单酯与其他絮凝剂的对照
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 药品和仪器
• 4.3.2 制备与分析
• 4.4 结论
• 5 交联阳离子淀粉顺丁烯二酸单酯对 Cr（VI）的吸附行为研究
• 5.1 引言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 重金属离子吸附剂的定制
• 5.2.2 交联阳离子淀粉顺丁烯二酸单酯的合成路线
• 5.2.3 阳离子淀粉顺丁烯二酸单酯吸附Cr（VI）影响因素的研究
• 5.2.4 交联阳离子淀粉顺丁烯二酸单酯的表征
• 5.3 实验部分
• 5.3.1 药品和仪器
• 5.3.2 制备与分析
• 5.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 博士论文创新点摘要
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书