高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂制备与应用

阳离子淀粉的制备及其在造纸中的应用摘要：介绍了阳离子淀粉的主要几种制备方法：湿法、干法和半干法，综述了阳离子淀粉在造纸工业中的应用情况，探讨了其今后的发展方向。

关键词：阳离子淀粉制备应用情况发展方向一、引言阳离子淀粉属于化学改性淀粉，由含有阳离子的醚化剂在碱性条件下与淀粉反应制的，用各种含卤基或环氧基的有机胺类化合物与淀粉分子中的羟基进行醚化反应而生成的一种含有氨基、氮原子上带有正电荷的淀粉醚衍生物[1]。

阳离子淀粉主要有叔胺盐类和季铵盐类，其原料在自然界中分布很广，如在玉米、土豆、木薯、小麦中等。

阳离子淀粉由于其带有正电荷，易与带负电荷的细小纤维结合，故具有多种原淀粉所不具备的特质，如糊稳定性、水溶解性、成膜性、透明度等，使得阳离子淀粉具有极大的用途。

此外，阳离子淀粉具有糊化温度低，易于分散，且黏度高、热稳定性好等特点。

阳离子淀粉是一种带有正电荷的淀粉衍生物，随着阳离子取代基数目的增加，其产品糊化温度逐渐降低，分散级性能更为稳定和透明。

阳离子淀粉的用途也十分广泛，纺织工业用作浆纱、棉织品、人造纤维的上浆料，造纸工业用作填料添加剂及表面施胶剂，在生物工程方面用作离子交换剂，被广泛地应用于造纸、纺织、食品、石油、粘合剂、采矿业、污水处理和化妆品等领域。

二、阳离子淀粉的制备阳离子有关制备阳离子淀粉的报道很多，生产工艺也多种多样。

一般制备阳离子淀粉的方法主要可分为干法、湿法以及介于两者间的半干法。

半干法是继干法之后发展起来的一种制备方法，其工艺简单，成本低，有较大的灵活性，并且环境污染小，可适合制备不同取代度的产品。

近年来也有研究者开发出了一些新型制备阳离子淀粉的方法，如微波干法、流态化制备法等的其他制备方法。

1. 湿法制备湿法是目前工业生产中常用的方法。

湿法可分为水溶剂法和有机溶剂法。

1.1 水溶剂法水溶剂法是将淀粉、水、碱及阳离子试剂加热进行糊化反应，或者先将淀粉加水糊化，然后与碱及醚化剂进行反应[2]；赵伟等[3]采用湿法制备了季铵型阳离子淀粉的实验表明：当淀粉100g，醚化剂6g，NaCl20g，并且调节pH值到11.5，温度控制在45～50℃，反应时间为16h时为阳离子淀粉的最佳制备条件。

变性淀粉简介《变性淀粉简介》预糊化淀粉的制备方法：滚桶法。

喷射法。

挤压法。

微波法。

阳离子淀粉的制备：阳离子淀粉是用有机胺盐（阳离子剂）在碱性条件下，与原淀粉分子中的羟基进行醚化反应而得，根据所用胺盐的不同，分为叔胺型和季胺型两大类。

叔胺型阳离子淀粉只能在酸性条件下呈电性，而季胺型阳离子淀粉可以在全PH范围内呈电性。

这种淀粉广泛的应用于造纸的湿部添加。

磷酸酯淀粉分为双酯和单酯，一般双酯是湿法生产，而单酯是干法生产。

干法的产量大于湿法。

醋酸酯淀粉为湿法产品，是淀粉在微碱性条件下，和醋酸酐或醋酸乙烯反应，而生成。

工业上应用的产品，一般都为降取代度产品。

羟丙基和羟乙基淀粉都是醚化淀粉，是淀粉在碱性条件下，与环氧丙烷羧甲基淀粉是淀粉在碱性条件下，淀粉与氯乙酸或氯乙酸钠进行醚化反应而得。

产品以冷水可溶为主。

工业上称它为CMS酸化淀粉。

是淀粉在一定的pH值条件下，在低于糊化温度的反应温度下，反应一定时间，通过检测其粘度，来确定反应的终点。

产品主要应用于糖果和纺织。

酸化淀粉特殊的工艺要求，所对它的反应对设备要求比较高。

而酸变性淀粉的性质，又和它的原料，和工艺条件有很大关系，所以就应用时，不是只要是酸变性淀粉就可以了，要根据自己所应用的领域，具体选一种适合自己的产品。

氧化淀粉的制造方法很多，有干法和湿法之分，氧化剂主要以次氯酸钠为主，或高碘酸，可在酸性、碱性、中性下反应。

变性淀粉的检测，分为理化指标、特性指标、卫生指标理化指标：水分。

细度。

白度。

斑点。

pH值。

特性指标：取代度，粘度。

糊化温度。

回生性等等。

卫生指标：砷、铅、二氧化硫。

大肠杆菌。

等等。

BU是brabender的测试单位。

在这条曲线上，你可以看出如糊化温度，淀粉的热稳定性，淀粉的冷稳定性，淀粉的回生性，淀粉的抗剪切性等等，对于变性淀粉厂家来说，它的检测非常重要。

《应用》木薯淀粉和马铃薯淀粉比较其他种类的淀粉有更好的吸水膨胀能力，糊化温度较低，糊的透明度也比较好。

阳离子淀粉在水处理上的絮凝研究吴修利;黄玉珍;薛冬桦【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2010(027)011【总页数】3页(P80-82)【作者】吴修利;黄玉珍;薛冬桦【作者单位】【正文语种】中文絮凝技术是目前国内外普遍用来提高水处理效率的一种既经济又简便的方法，广泛用于工业用水、工业废水及生活污水的处理，絮凝处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能，絮凝剂是絮凝法水处理技术的核心[1]。

以淀粉为原料制备的阳离子淀粉衍生物是较好的天然高分子絮凝剂，由于分子上带有正电荷表面活性基团，极易吸附纤维、填料、矿物、微生物和污泥等带负电荷的物质，显示出较好的絮凝性能，而且具有用量少、絮凝效果好、可生物降解、无毒无污染、原料来源广等优点，备受关注[2，3]。

1 实验1.1 材料、试剂及仪器玉米淀粉，工业级，中粮生化能源(公主岭)有限公司。

3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)，工业级，山东东营国丰精细化工有限公司；高岭土，化学纯，广东汕头市西陇化工厂。

H-STZ型数显浊度仪，无锡日模洪裕浊度仪有限公司；DELTA 320型pH计，上海梅特勒-托利多仪器公司；HH-S型数显水浴锅，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.2 方法1.2.1 阳离子淀粉的制备采用半干法工艺制备阳离子淀粉。

将定量的NaOH溶于一定量水中，冷却至室温；然后加入计量的阳离子化试剂CTA[n(NaOH)∶n(CTA)=1.6∶1]，静置5 min，将上述药品喷洒在30 g玉米淀粉上，搅拌均匀。

60℃预干燥1 h，而后95℃反应3 h。

洗涤，干燥，得阳离子淀粉，采用凯氏定氮法检测氮含量，通过计算获得产品取代度(DS)[4]。

1.2.2 模拟水样的配制[5]称取干燥的高岭土1.0 g于2000 mL烧杯中，加入2000 mL自来水搅拌均匀作为实验水样。

1.2.3 絮凝剂的配制称取一定量的阳离子淀粉分散在50 mL水中，在85℃水浴中完全糊化，定容50 mL。

高效絮凝剂的合成、表征及性能研究一、目的要求1，学习溶液聚合的基本原理。

2，练习溶液聚合及共聚合的基本操作。

3，学习聚合物粘均分子量的测定方法。

4，研究水溶性高分子及其阳离子功能化产物对污水中悬浮颗粒物的絮凝能力。

二、基本原理1，聚合原理丙烯酰胺(AM)是水溶性单体，容易进行溶液均聚合，到相应的均聚物PAM 。

若与阳离子单体一起共聚合，就得到阳离子化的共聚物CPAM 。

其反应式可表示为：C H 2=C HC =O N H 2C H 2N C l +_(N H 4)2S 2O 8C H 2=C HC =O N H 2C H C H 2C H =C H 2C H 2C H 3C H 3C H 2=C HC =O N H 2+(N H 4)2S 2O 8C H 2C =O N H 2C H C H 2C H C H C H 2N C l +_C H 2C H 2C H 3C H 32，粘度与分子量均聚物PAM 的粘均分子量可以在实验室用一点法方便地测定出来。

粘度是指流体对流体的阻抗能力，可采用动力粘度、运动粘度或特性粘数表示之。

测定液体溶液的粘度，可以检查其分子量分布。

相对粘度ηr （又称粘度比）是溶液（或分散相）的粘度η与溶剂（或连续相）的粘度η0之比值。

通常是在极稀的浓度下进行测定，稀溶液和溶剂在粘度计中流过时间（t 和t 0）与粘度成正比，因此有：r t t ==ηηη增比粘度ηsp （又称比粘度）是溶液（分散相）的粘度η与溶剂（或连续相）的粘度η0之差被溶剂（或连续相）的粘度η0除得之商，即：11r 00sp -=-=-=ηηηηηηη对于部分线性高分子，测定出极稀的浓度下相对粘度ηr 和增比粘度ηsp 后就可以用如下公式计算出其特性粘数：[]()Cr sp ln 2ηηη-=C 为溶液的浓度（g/mL ）实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，特性粘数[η]的数值与粘均分子量M η满足如下关系式：[]M Kαηη=即只需在一个浓度下，测定一个粘度数值便可算出聚合物分子量，这种方法称做一点法。

离子化改性淀粉絮凝剂的研究进展【摘要】改性淀粉絮凝剂具有绿色、无毒、价廉、易于生物降解、来源广泛等特点。

离子化改性淀粉絮凝剂主要包括阴离子型改性淀粉絮凝剂、阳离子型改性淀粉絮凝剂、两性淀粉絮凝剂以及非离子型改性淀粉絮凝剂等。

这几种不同类型的改性淀粉絮凝剂在不同类型的废水处理中取得了明显的效果。

【关键词】改性淀粉絮凝剂水处理研究进展当前国内外普遍采用的水处理技术是絮凝沉降技术。

在水处理中经常用的絮凝剂中改性淀粉高分子絮凝剂的开发、研究与应用尤为引人注目。

淀粉分子带有很多羟基，通过对羟基进行酯化、醚化、氧化、交联等化学反应，能够改变淀粉的性质。

其中离子化改性淀粉絮凝剂具有天然改性有机高分子絮凝剂的特点，包括选择性大、绿色、无毒、价廉、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循环等显著特点。

离子化改性淀粉絮凝剂主要包括阴离子型改性淀粉絮凝剂、阳离子型改性淀粉絮凝剂、两性淀粉絮凝剂以及非离子型改性淀粉絮凝剂等。

近几年这几种不同类型的改性淀粉絮凝剂在不同类型的废水处理中取得了明显的效果。

1 阴离子型改性淀粉絮凝剂阴离子型改性淀粉絮凝剂包括：磷酸酯淀粉絮凝剂、黄原酸酯淀粉絮凝剂和含羧基淀粉絮凝剂等。

将多种磷酸化试剂和淀粉起反应可以生成酯，如：磷酸、正磷酸盐、焦磷酸盐、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、三氯氧磷、五氧化二磷、和有机磷化试剂等，其中有些试剂可以混和使用。

庄云龙等人研制的磷酸酯淀粉絮凝剂，对废纸脱墨废水和精细化工厂的工业废水进行处理收到了明显的效果。

得出絮凝的最佳条件为：投加量为0.2%，ph值在7-10，作用时间在24小时左右。

对改性淀粉絮凝剂的研究，英国、日本等国家起步较早，曾先后研究过淀粉的磷酸衍生物，将之作为阴离子絮凝剂应用于选煤尾矿水处理。

淀粉的醚化产物特别是阴离子型淀粉醚曾引起过相当的重视，日本就曾经研究过淀粉的氨基乙醚衍生物，用于高岭土矿桨和纤维素桨粕的废水处理。

随后，美国、德国等国家的研究机构对多种铵盐和吡啶盐的淀粉醚衍生物，淀粉和氯甲代氧丙烷以及淀粉与二羟基丙基-三甲胺氯化物的醚化反应产物进行了研究，得到了多种改性淀粉絮凝剂用于工厂废水、生活污水等的处理。

干法变性淀粉高粘高取代度阳离子探微国内外变性淀粉生产方法众多，常见的方法有干法、湿法、挤压法、滚筒干燥法等。

比较而言，干法生产变性淀粉具有反应均匀、生产控制容易、产品质量稳定、用水少、减少环境污染等优点，缺点是生产反应时间长、反应转化率低、生产质量和湿法相比还有些差距、收率低，还有产生过程易生产粉尘对环境的影响等。

目前我国干法变性淀粉生产的现状是：间歇性生产、规模小、品种单一、产品质量波动大、产品推广应用面窄。

随着微波技术的介入，给干法变性淀粉生产带来重要发展机遇。

微波技术在干法变性淀粉阳离子生产中的应用，不仅提升了反应速率，也大大改善了工作环境，降低了生产成本。

1 传统的干法阳离子生产流程及缺点1.1 生产流程干法生产变性淀粉技术已经大面积应用于我国变性淀粉的生产，也曾给变性淀粉生产带来技术革命。

传统干法变性淀粉阳离子生产流程有自身特点，其主要构成环节和操作顺序是这样的：原料经过人工→输送系统→反应器混合→储存静止反应20个小时以上→二次投到混合器中和→热风系统气流烘干→冷风系统冷却→过筛→包装成品。

1.2 存在缺点1.2.1 间歇性生产。

由于静止反应，分子由基态到激活态，到完全结合，一般都要在20个小时以上，难以进行连续生产。

不能实现连续生产，意味着生产资源的巨大浪费，生产效率低下，不符合现代企业发展经营要求。

1.2.2 生产设备单一。

传统干法变性淀粉生产，只能进行单一品种的操作，设备也单一，不仅生产量难以保证，也没有品种优势，难以形成市场优势。

1.2.3 能源消耗高。

传统干法变性淀粉生产时，由于操作工艺的问题，导致生产过程中变性淀粉反应时间长，反应效率也比较低，一般都在80%以下。

这也造成资源的浪费，企业经营效率低。

1.2.4 粉尘大。

生产过程两次投料，增加劳动强度，增大现场粉尘产生的频率。

2 微波技术对干法变性淀粉生产的作用原理2.1 微波的工作原理及作用微波是指一种超高频电磁波，其频率一般在300MHz～300GHz、波长在1～1000mm范围内。

变性淀粉的种类及应用乔欣 王欣 夏勇（石家庄市 河北科技大学050018）[摘 要]：本文综述了变性淀粉的种类，生产方法及应用,尤其对淀粉在纺织中的应用作了综述和展望，并概述了几种典型的变性淀粉,如酸变性淀粉，氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉，交联淀粉及接枝共聚型变性淀粉。

[关键词]：变性淀粉，种类，生产方法，应用1．前言变性淀粉，亦称改性淀粉，它是指利用物理、化学或酶的手段来改变天然淀粉的性质。

通过分子切断、重排、氧化或者在淀粉分子中引入取代基可制得性质发生变化、加强或具有新的性质的淀粉衍生物[1]。

变性淀粉的生产与应用已有150多年的历史,但以近二、三十年的发展最迅速。

目前,发达国家已不再直接使用原淀粉,在造纸、食品、纺织、医药卫生、塑料、水产饲料、油气开采、机械铸造、建筑材料和水处理等领域都使用变性淀粉。

我国从80年代中期开始加快变性淀粉的生产,现在我国的变性淀粉从无到有,从小到大,从少到多已进入高速发展时期,目前有生产厂150多家,生产能力约35万t/年,年产量20多万t[2]。

由于淀粉衍生物具有优异的性能,在化工生产中,变性淀粉用量越来越大,现在已成为一种重要的化工原料,有广阔的市场前景,化工部将变性淀粉列为“九五”计划中重点开发的6种精细化工产品之一。

2．变性淀粉的分类与种类变性淀粉的分类，一般是按变性处理方法来进行的。

包括物理变性淀粉，化学变性淀粉和酶法变性淀粉3大类。

物理变性淀粉包括：糊化淀粉，超高频辐射处理淀粉，烟熏淀粉等。

化学变性淀粉包括糊精、酶变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉，交联淀粉、接枝淀粉等。

酶法变性淀粉包括直链淀粉、糊精、兰鲁布等。

其中,化学方法生产的变性淀粉种类最多,用途最广。

淀粉分子的基本结构为葡萄糖单元,其2、3、6位上各有一个活性羟基,它们可以和各种化学试剂反应,生成相应的变性淀粉,使淀粉性质产生质的变化。

3．变性淀粉的生产方法3.1 生产方法的选择选择变性淀粉的生产方法应该依据生产品种及品种的多少、生产规模、装备水平等因素综合考虑。