改性淀粉的制備與應(yīng)用

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1、改性淀粉在廢水處理中的應(yīng)用改性淀粉的定義改性淀粉的分類改性淀粉的制備改性淀粉的應(yīng)用改性淀粉在原淀粉具有固有特性的前提下，利用物理、化學(xué)或酶的方法進(jìn)行處理，改變淀粉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，增強(qiáng)其某些機(jī)能或形成新的特性而制成的淀粉稱為改性淀粉。習(xí)慣上不括淀粉的糖化和發(fā)酵產(chǎn)品。改性淀粉的分類焙燒糊精白糊精、黃糊精、焙燒可溶性淀粉、不列顛膠預(yù)糊化淀粉a一淀粉分離淀粉直鏈淀粉、支鏈淀粉放射線處理淀粉a射線處理、p射線處理、Y射線處理、中子射線處理高周波處理淀粉粉粉濕熱處理淀粉油脂復(fù)合處理淀粉煙熏處理淀粉物理改性分解淀粉氧化淀粉次氯酸氧化淀粉、過(guò)氧化氫氧化淀粉、高碘酸鹽化淀粉酸轉(zhuǎn)化淀粉酯化淀粉無(wú)

2、機(jī)酸酯磷酸酯淀粉、硫酸紙淀粉、硝酸酯淀粉有機(jī)酸酯甲酸淀粉、醋酸淀粉、丙酸淀粉、硬脂酸淀粉接枝共聚淀粉丙烯腈接枝、丙烯酸接枝、丙烯酞胺接枝、甲基丙烯酸甲醋接枝、丁二烯接枝、苯乙烯接枝交聯(lián)淀粉交聯(lián)淀粉醚化學(xué)改性生物改性酶降解淀粉直鏈淀粉、普魯土藍(lán)酶處理環(huán)糊精a一環(huán)糊精、p一環(huán)糊精、Y一環(huán)糊精改性淀粉的制備接枝共聚反應(yīng)淀粉鏈與基團(tuán)單體在引發(fā)劑的作用下形成共聚高分子化合物的反應(yīng)稱為接枝共聚。目前研究較多的是單體的選擇、引發(fā)劑的篩選、聚合機(jī)理的研究以及工藝條件的探索等。選擇單體→引發(fā)劑引發(fā)接枝共聚反應(yīng)→分離提純醚化反應(yīng)淀粉或者交聯(lián)淀粉與醚化劑通過(guò)反應(yīng)生成的改性淀粉稱為醚化淀粉或淀粉醚

3、，相應(yīng)的反應(yīng)稱為醚化反應(yīng)。常用的醚化劑有:帶雙官能團(tuán)的胺類化合物和氯代羧酸類化合物，前者稱為陽(yáng)離子化試劑，后者稱為羧基化試劑。作為醚化劑的胺類化合物一般可分為三類:含有亞乙基亞胺環(huán)的化合物、叔胺化合物和季按鹽類化合物。例叔胺烷基淀粉醚叔胺型陽(yáng)離子淀粉是較早開發(fā)的品種，其典型的醚化劑是氯乙基二乙基胺，催化劑為NaOH、Ca(OH)2，反應(yīng)溫度40一50oC，反應(yīng)時(shí)間12~45h。在氯代烷試劑作用下，叔胺基淀粉醚的制備反應(yīng)方程式如下:交聯(lián)反應(yīng)淀粉的醇羥基與交聯(lián)劑的多元官能團(tuán)形成二醚鍵或二酯鍵，使兩個(gè)或兩個(gè)以上的淀粉分子之間“架橋”在一起，呈現(xiàn)多維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，稱為交聯(lián)反應(yīng)

4、。參加此反應(yīng)的多元官能團(tuán)稱為交聯(lián)劑，淀粉交聯(lián)的產(chǎn)物稱為交聯(lián)淀粉。例環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)環(huán)氧氯丙烷中具有活潑的環(huán)氧基和氯基，反應(yīng)條件平和，易于控制，是一種常用的交聯(lián)劑。在堿性條件下，淀粉首先生成淀粉鈉鹽，該反應(yīng)進(jìn)行很快。環(huán)氧氯丙烷在淀粉鈉鹽陰離子作用下，環(huán)氧環(huán)斷開形成新的環(huán)氧環(huán)酯化反應(yīng)酯化淀粉的種類很多，應(yīng)用也很廣，作為絮凝劑的酯化淀粉主要是黃原酸酯和淀粉磷酸酯。例淀粉磺酸酯在堿性條件下，二硫化碳易與淀粉起反應(yīng)生成黃原酸酯。由于空氣的氧化作用以及黃原酸酯可轉(zhuǎn)化為多種含硫單體，所以淀粉黃原酸酯是不穩(wěn)定的，易生成淀粉黃原酸雙酯兩性絮凝劑根據(jù)陰離子基團(tuán)的不同，可以將其分為磷酸型、羧基型、

5、磺酸型和硫酸型及黃原酸型等兩性淀粉，而兩性淀粉的陽(yáng)離子基團(tuán)一般為叔胺或季銨鹽類。制備兩性淀粉除了陰離子化后再陽(yáng)離子化和陽(yáng)離子化后再陰離子化工藝外，近來(lái)還研究了同時(shí)陰離子化和陽(yáng)離子化的工藝。無(wú)論是哪種工藝，其關(guān)鍵都是陰離子基團(tuán)和陽(yáng)離子基團(tuán)的引入。例陽(yáng)離子基團(tuán)的種類和引入淀粉的羥基與胺類化合物在堿催化作用下起醚化反應(yīng)生成具有胺基的醚衍生物，由于氮原子上帶有正電荷，所以這類胺類團(tuán)可稱之為陽(yáng)離子基團(tuán)。淀粉中的陽(yáng)離子基團(tuán)的引入一般分兩步進(jìn)行，首先是季銨的合成，其次是淀粉的陽(yáng)離子化。淀粉的陽(yáng)離子化工藝也可采用濕法、半干法和干法工藝。濕法，反應(yīng)均一，但反應(yīng)效率低，一般只有60%一70%，

6、反應(yīng)取代度也不高。為提高淀粉、醚化劑和堿混合時(shí)的分散和浸透效果，發(fā)展了半干法和干法，尤其是干法近年來(lái)得到廣泛研究和應(yīng)用。應(yīng)用變性淀粉一般可分為非離子型改性淀粉、陰離子型改性淀粉、陽(yáng)離子型改性淀粉、兩性類改性淀粉和復(fù)合改性淀粉等類型。陽(yáng)離子型改性淀粉絮凝劑主要代表為淀粉與季銨鹽發(fā)生型醚化反應(yīng)，應(yīng)用于中性或帶負(fù)電荷的污水中；陰離子型淀粉衍生物絮凝劑主要是淀粉和陰離子進(jìn)行磷酸化，羧甲基化或者黃原酸酯化反應(yīng)制得的，主要應(yīng)用于中性或者帶金屬離子型的廢水中，對(duì)金屬離子的去除效果很明顯；兩性改性淀粉絮凝劑主要是淀粉與兩性離子或雙性基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)制得的改性淀粉，主要用于污泥脫水，煤礦洗煤等過(guò)

7、程中；復(fù)合型淀粉改性絮凝劑主要是淀粉的交聯(lián)，接枝共聚等制得的淀粉，主要也用于污泥脫水等過(guò)程中，應(yīng)用的范圍很廣?？傊矸垩苌镄跄齽┚哂袩o(wú)毒、廉價(jià)適用范圍廣、易生物降解等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的重視。案例佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院理學(xué)院的陳純馨、陳忻、袁毅樺等，以陽(yáng)離子變性淀粉為絮凝劑，加入PAC(聚合氯化鋁)，在考慮溫度、pH值等因素的影響下，研究其對(duì)印染廢水的處理效果。發(fā)現(xiàn)以90mg陽(yáng)離子變性淀粉配合6mgPAC分別處理50ml印染廢水，其脫色率和濁度去除率都可達(dá)100%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明陽(yáng)離子變性淀粉絮凝劑對(duì)印染廢水處理效果較