淀粉改性絮凝剂的制备研究

黄河水利职业技术学院毕业论文（设计）报告题目：淀粉改性絮凝剂制备的研究学生：指导教师：专业：2013年 12 月 12 日黄河水利职业技术学院学生毕业设计指导教师意见摘要改性类高分子絮凝剂作为一类生态安全型絮凝剂，近年来得到重视和发展应用。

利用淀粉分子结构中含有多个轻基,可通过接枝改性获得良好的絮凝性能。

本研究以预糊化的可溶性淀粉为基材,引入丙烯酞胺大分子骨架、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC)阳离子单体、过硫酸钾为引发剂、合成了新型高效的阳离子型淀粉改性絮凝剂。

淀粉—丙烯酰胺—二甲基二烯丙基氯化铵接枝物兼有天然高分子和合成高分子的双重性能。

它以淀粉半刚性主链为骨架，与柔性的聚丙烯酰胺支链紧密结合，形成庞大、刚柔相济的网状大分子，使之对悬浮体系中的颗粒物有更强的吸附、架桥作用，有利于大分子间的相互作用,降低絮体的亲水性能,加快絮体沉降速度,减小絮凝物体积,提高絮团强度与污泥脱水能力。

该接枝聚合物作为絮凝剂使用，具有来源丰富、成本低廉、性价比高的优点，有较大的开发价值和市场潜力。

关键词：淀粉接枝聚合物絮凝剂絮凝性能AbstractModified polymer flocculant flocculation agent as a kind of ecological safety, pay attention to and application development in recent years. Using the starch molecular structure containing multiple light base, can be obtained by grafting modification good flocculation performance. This study of prepaste soluble starch as substrate, the introduction of propylene phthalein amine macromolecular backbone, dimethyl di-allyl ammonium chloride (DMDAAC) cationic monomer, and potassium persulphate as initiator, the synthesis of new high efficiency of cationic starch modified flocculant.Of starch acrylamide graft copolymer with double properties of natural polymers and synthetic polymers. It to the main chain of the starch semi-rigid frame, closely integrated with flexible polyacrylamide branched chain, the formation of large, safe reticulate macromolecular, make the particles in suspension system has stronger adsorption, bridging effect, is beneficial to the interaction between macromolecules, reduce the hydrophilic of flocs, accelerate the floc settling velocity, reduce the floc volume, improve the ability of floccules strength and sludge dewatering. The graft polymer used as a flocculating agent, has rich source, low cost, the advantages of high cost performance, with great development value and market potential.Keywords：Starch graft polymer flocculant flocculation performance目录1 绪论 (1)1.1 絮凝剂在水处理中的重要地位 (1)1.2 絮凝剂的分类和特点 (1)1.2.1 无机絮凝剂 (1)1.2.2 有机絮凝剂 (2)1.2.3 微生物絮凝剂 (3)1.3 淀粉改性做水处理剂的研究概况及发展趋势 (4)2 淀粉改性絮凝剂的合成 (5)2.1 淀粉改性的接枝反应原理 (5)2.2淀粉改性絮凝剂合成 (5)2.2.1 试验材料及仪器 (5)2.2.2 合成方法 (5)2.2.3 接枝证明 (6)2.3 影响接枝反应的因素 (6)2.3.1 引发剂浓度对接枝共聚反应的影响 (6)2.3.2 单体配比对接枝共聚反应的影响 (7)2.3.3 反应时间对接枝共聚反应的影响 (7)2.3.4 反应温度对接枝共聚反应的影响 (8)2.3.5 小结 (9)2.4 数据处理及表征 (9)3 淀粉改性絮凝剂应用于废水处理 (11)3.1 浊度的测定 (11)3.2 搅拌速度和时间对絮凝效果的影响分析 (11)3.3废水处理的影响因素 (12)3.3.1絮凝剂的絮凝机理 (12)3.3.2 投药量对废水浊度的影响 (12)3.3.3 温度对废水浊度的影响 (13)3.3.4小结 (13)4 结论及建议 (15)5 致谢 (16)6 参考文献 (17)1 绪论1.1 絮凝剂在水处理中的重要地位随着世界范围内工业生产飞速发展与人类生活水平的不断提高，水污染现象日趋严重，水质问题在国际上也越来越受到关注。

因此，改进现有的水处理技术，进而改善出水质量，已成为水处理技术的重中之重。

工业废水的处理方法很多,有生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法、絮凝沉淀法等等,而絮凝沉淀法是目前国内外普遍用来提高水质处理的一种既经济又简便的水处理方法。

絮凝过程既是最古老的水质净化处理工艺技术，又是当今应用最广泛、最普遍的水处理单元操作工艺技术之一。

在城市及工业废水处理中，往往将絮凝过程作为众多处理工艺流程中不可缺少的前置关键工艺技术环节。

絮凝效果的好坏往往决定着后续流程的运行工况，出水质量和成本费用。

1.2 絮凝剂的分类和特点目前，有的学者把絮凝剂称作凝聚剂、聚凝剂；而有的学者把无机絮凝剂称作混凝剂，把有机絮凝剂称作絮凝剂。

尽管命名各不相同，但实际所指的物质是相同的，其含意都是指的一种水处理药剂，该药剂投加到废水中后能使其产生絮状物沉淀，使小颗粒的溶质聚集成较大的颗粒，然后通过沉淀、过滤等方法来分离介质，从而使得水质净化。

基于这一点，对絮凝剂确切的定义应该为：凡是能使水溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状物沉淀的物质都叫做絮凝剂【1】。

在水处理中使用的絮凝剂按照化学成分,可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及近年来兴起的生物絮凝剂三大类【2】。

1.2.1 无机絮凝剂无机絮凝剂的历史十分悠久，按其所含阳离子的种类主要可分为铝盐系列和铁盐系列。

比如硫酸铝、氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁等低分子的无机盐类。

铝盐絮凝剂的特点是形成的絮体大，有较好的脱色作用，但絮体松散易碎，沉降速度慢；铁盐絮凝剂的特点是形成的絮体密实，沉降速度快，但絮体较小，卷扫作用差，处理后水色度较深。

按其分子量大小可分为无机低分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂两种。

常用的无机絮凝剂如表1．1所示：表1．1常用无机絮凝剂一览表1.2.2 有机絮凝剂有机高分子絮凝齐一般都是线性聚合物，并由很多链节组成，每一链节为一个单体，各单体以共价键结合。

根据所带电荷性质的不同,可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型,水处理中使用较多的是前三类絮凝剂【3】。

（1）阳离子絮凝剂阳离子型的有机高分子絮凝剂的分子中的带电基团一般有：氨基、亚氨基、季胺基。

主要品种有二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酞胺的共聚物或均聚物和聚乙烯基咪哇琳等。

由于阳离子型有机高分子絮凝剂不仅具有电荷中和及吸附架桥作用使悬浮胶粒絮凝,还可与带负电荷的溶解物进行反应,生成不溶性的盐,而且不论分子量大小均起絮凝作用。

既具有除浊的功能,又具有脱色的功能,因而它们特别适用于含有机胶体多的废水。

（2）阴离子絮凝剂阴离子型有机高分子絮凝剂的官能团含有羧基，并带有负电荷，为含有硫酸、磷酸或梭酸官能团的聚合物，主要品种有部分水解的聚丙烯酞胺包括聚丙烯酸钠和聚磺基苯乙烯。

一般来说，作为水处理的阴离子絮凝剂一般是作为胶体稳定剂使用。

由于羧基的电离度不大，水解聚丙烯酰胺中—COO-基团的含量不高，因而电荷密度不大，所以阴离子型絮凝剂一般只作为助凝剂使用。

（3）非离子型和两性絮凝剂非离子型絮凝剂分子链不具电荷,在水溶液中借质子化作用产生暂时性电荷,其凝聚作用是以弱氢键结合,形成的絮体小且易遭受破坏。

两性高分子絮凝剂是指在同一高分子链上含正负两种电荷的聚电解质产品【4】。

它同时具备阴、阳离子型絮凝剂的特性。

因为分子链带有正负两种电荷,故它可同时吸附水中的阴阳离子和胶团,加之较长的分子链能形成架桥、网捕的作用,可使水中的杂质微粒迅速团聚沉降,并具有较高的滤水量和较低的滤饼含水率。

1.2.3 微生物絮凝剂微生物絮凝剂一般利用生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、抽提、精炼而得到，是一类由微生物产生的有絮凝活性的代谢产物，主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA等。

具有高效、无毒、絮凝对象广泛、脱色效果独特等优点，尤其是其具有可生物降解性，克服了铝盐、丙烯酸胺等毒性问题，安全可靠，对环境无二次污染，故受到国内外研究者的广泛关注，成为絮凝剂研究和发展的重要方向之一。

1.3 淀粉改性做水处理剂的研究概况及发展趋势20世纪50年代以后，许多学者对淀粉的醚化产物特别是阳离子型淀粉醚进行了许多研究并得到不同的商品絮凝剂。

美、法、英、德等国先后对多种按盐的淀粉醚衍生物，淀粉与氯甲代氧丙环以及淀粉与二轻基丙基三甲胺氯化物的醚化反应产物进行研究，制得的多种改性絮凝剂用于造纸废水、生活污水、浑浊原水等的澄清。

20世纪70年代以来一些外国学者研究淀粉与聚丙烯酞胺的接枝共聚物，用于含高岭土的浑浊水、粉煤废水的处理:皂化聚丙烯酸酷的接枝淀粉以及丙烯酞胺、丙烯酸等单体与淀粉的接枝共聚物等，也得到了较广泛的研究，并用于多种废水、原水的澄清。