淀粉黃原酸酯的合成及應用研究開題報告

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1、開題報告淀粉黃原酸酯的合成及應用研究1選題的背景和意義隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，重金屬廢水的排放量日益增大，工農(nóng)業(yè)廢水、城市生活污水及各種采礦廢水均含有大量的重金屬，重金屬廢水危害巨大且不容易處理。早在50年代初期，重金屬的環(huán)境污染問題就引起世界各國的普遍關注。特別是發(fā)生在日本的由汞污染引起的“水俁病”和由鎘引起的“骨痛病”事件、以及在歐洲一些國家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)重金屬污染產(chǎn)生的嚴重后果，使得關于重金屬污染與防治的研究倍受重視。淡水或海洋中的水生生物對水體中的重金屬相當敏感，即使低濃度的廢水也會對它們構成威脅；重金屬廢水影響魚類和水生生物生長

2、，妨礙漁業(yè)生產(chǎn)；重金屬廢水排入土壤，植物體內重金屬逐漸累積，植物生長發(fā)育受阻甚至死亡，造成農(nóng)林業(yè)減產(chǎn)；人吃了在重金屬污染的土壤上種出來的農(nóng)作物，很容易受到重金屬的毒害，導致各類疾病。目前已開發(fā)應用的重金屬廢水處理方法主要有三種[1]：第一種是廢水中重金屬離子通過發(fā)生化學反應除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法、化學還原法、電化學還原法、高分子重金屬捕集劑法等；第二種是使廢水中的重金屬在不改變其化學形態(tài)的條件下進行吸附、濃縮、分離的方法，包括吸附、溶劑萃取、離子交換等方法；第三種是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累

3、、富集等作用去除廢水中重金屬的方法，包括生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。其中高分子重金屬捕集劑法因高分子重金屬捕集劑能在常溫和很寬的pH值條件范圍內，與廢水中的Cu2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各種重金屬離子進行化學反應，并在短時間內迅速生成不溶性、低含水量、容易過濾去除的絮狀沉淀，從而達到從水中去除重金屬離子的作用而被廣泛關注。近年來，合成高分子重金屬捕集劑由于具有相對分子質量大、分子鏈官能團多的結構特點，在市場占絕對優(yōu)勢。但隨著石油產(chǎn)品價格不斷上漲，其使用成本也相應增加，并且合成

4、類高分子重金屬捕集劑由于殘留單體的毒性，也限制了其在水處理方面的應用。20世紀70年代以來，美、英、日和印度等國結合本國天然高分子資源，開展了化學改性有機高分子重金屬捕集劑的研制工作。經(jīng)改性后的天然高分子絮凝劑與合成有機高分子絮凝劑相比，具有選擇性大、無毒、價廉等顯著特點。5在改性天然高分子重金屬捕集劑的眾多研究方向中，淀粉改性捕集劑的研究開發(fā)最引人注目，因為淀粉不僅資源廣，價格低廉，產(chǎn)物完全可以被生物降解，在自然界形成良性循環(huán)，而且與其它高分子改性捕集劑相比，它的水溶性良好，更適合作重金屬捕集劑。因此，進入20世紀80年代以來，改

5、性淀粉重金屬捕集劑的研制開發(fā)呈現(xiàn)出明顯的增長勢頭，美、日、英等國家在廢水處理中已開始使用淀粉衍生物重金屬捕集劑[2]，近幾年，我國研究淀粉衍生物作為重金屬捕集劑也已取得了較大的進展。但與國外發(fā)達國家相比還存在較大差距，主要存在以下問題：1）淀粉衍生物重金屬捕集劑品種少、質量不穩(wěn)定、生產(chǎn)工藝落后、成本高；2）對淀粉改性重金屬捕集劑的實際應用還存在一些不足,尤其是對水處理工藝研究較少；3）目前國內外的改性淀粉重金屬捕集劑的價格都較普通重金屬捕集劑高許多,推廣使用受到限制。嘉興市地處長三角，工業(yè)發(fā)達，本地的工業(yè)污水排放量大，印制板制造、礦

6、山、冶煉、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等企業(yè)排出的廢水都含有種類、含量以及存在形態(tài)各異的重金屬，其中金屬部件的電鍍和其他化學、電化學表面處理產(chǎn)生的重金屬廢水占機械制造業(yè)廢水總量的30-50％[3]，同時嘉興周邊農(nóng)業(yè)發(fā)達，淀粉資源豐富。在此背景下，本項目擬開發(fā)適合特定重金屬廢水的系列改性淀粉類重金屬捕集劑并確定其對應的水處理工藝條件，在優(yōu)化產(chǎn)品性價比的同時進行市場推廣。該項目的實施對改善嘉興水質，保障嘉興及周邊地區(qū)的農(nóng)林漁業(yè)的健康發(fā)展和人民生活，促進社會可持續(xù)發(fā)展都具有積極意義。2相關研究的最新成果及動態(tài)淀粉存在于許多植物的種子

7、、莖和塊根中。據(jù)統(tǒng)計，自然界天然碳水化合物中淀粉的年產(chǎn)量達5000億噸，資源十分豐富。由于淀粉分子帶有很多羥基，可以通過這些羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)反應以及淀粉與丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等人工合成高分子單體進行接枝共聚等來改變淀粉的性質。其中淀粉黃原酸酯是作重金屬捕集劑的改性淀粉之一。將天然淀粉采用乙酰化交聯(lián)、酯化交聯(lián)或醚化交聯(lián)，再進行黃原酸化，就可以得到不溶性交聯(lián)淀粉黃原酸酯(ISX)。這是70年代發(fā)展起來的產(chǎn)品，Wing.R.E.等[4]合成并將其用于處理金屬廢水，可以與許多高價金屬離子生成難溶性鹽類，可用于電鍍、采礦、黃銅

8、冶煉等工業(yè)廢水中重金屬離子的去除。張淑嬡等[5]將ISX用來處理含鎳電鍍廢水，脫除率達到95％以上，鎳殘余濃度小于0.2mg.L-1，低于國家規(guī)定的排放標準。王愛明[6]將淀粉用環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)，交聯(lián)淀粉用氫氧化鈉、二硫化碳、硫酸處理，