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淀粉絮凝剂的微波合成、性能及表征

作　者: 钱舒
导　师: 徐文彬
学　校: 广东工业大学
专　业: 环境科学
关键词: 两性淀粉 微波合成 絮凝剂 絮凝机理
分类号: TS236.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的糖类化合物,是一种来源丰富的可再生资源,发展淀粉絮凝剂是一条集新兴环境保护以及提高淀粉价值的有效途径。微波技术以其节能、清洁、简便等优点,已应用于某些高分子和生物的合成反应,为淀粉絮凝剂的研究提供一个新的方向。本文以玉米淀粉为原料,采用微波加热法,分别通过醚化剂(2,3-环氧丙基氯化铵)进行阳离子化和正磷酸盐(Na2HPO4·12H2O与NaH2PO4·2H20按比例混合)进行阴离子化合成了高取代度的两性淀粉,利用红外光谱对两性淀粉的结构进行了表征,并以重金属和有机物为目标污染物研究了其吸附性能。合成实验结果表明,淀粉阳离子化的最佳反应条件为：淀粉10g,醚化剂1.5g, NaOH0.5g,微波反应功率480W,反应时间5min,所得产物阳离子取代度DSc=0.25;接枝阴离子的最佳工艺为：磷酸盐与阳离子淀粉用量比(m1/m2)=2.0,微波功率600W,反应时间6min,制得阴离子取代度DSa=0.22的两性淀粉。利用阳离子取代度(DSc)为0.25、阴离子取代度(DSa)为0.22的两性淀粉分别处理甲基紫废水、苯酚废水、铜离子废水和铅离子废水表明,两性淀粉对色度和COD均有较高的去除效果,对重金属离子Cu2+、Pb2+都有很好的吸附效果。当pH=11,投加量为0.3g/L,对浓度为50mg/L的甲基紫模拟废水色度去除率达94.91%、COD去除率达84.52%；投加量为200mg/L时色度去除率达94.91%、COD去除率可达84.52%；在pH=5,投加量400mg/L,对初始浓度为50mg/L的铜模拟废水去除率达61.83%；pH=6,投加量100mg/L,对初始浓度为50mg/L的铅模拟废水去除率可达99.94%。红外表征实验结果表明,阳离子淀粉和两性淀粉分别具有季铵盐基团和磷酸酯基团,更重要的是还具有原淀粉的碳骨架结构,这说明经过反应后的淀粉具有其特定功能且并未产生新的物质,在水处理中易于降解,是一种新型环保的絮凝剂。实验发现微波辐射技术大大缩短了反应的时间,降低了能耗,提高反应速率,在一定程度上改善了产品品质。作为一种新型高效的加热方式,微波辐射技术为合成天然有机高分子改性絮凝剂提供了新的思路。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
CONTENTS  11-14
第一章 绪论  14-24
  1.1 前言  14
  1.2 絮凝剂的分类以及主要发展趋势  14-17
    1.2.1 无机絮凝剂  15
    1.2.2 有机高分子絮凝剂  15-16
    1.2.3 微生物絮凝剂  16
    1.2.4 絮凝剂的国内外发展趋势  16-17
  1.3 淀粉絮凝剂的研究进展  17-22
    1.3.1 阳离子淀粉  18-20
    1.3.2 两性淀粉  20-22
    1.3.3 淀粉絮凝剂的发展趋势  22
  1.4 本课题研究的重要意义以及主要内容  22-24
    1.4.1 本课题研究的重要意义  22-23
    1.4.2 本课题研究的主要内容  23-24
第二章 淀粉絮凝剂的微波合成  24-31
  2.1 概述  24
  2.2 实验原理  24-25
  2.3 实验材料与仪器  25-27
    2.3.1 主要实验材料  25-26
    2.3.2 实验试剂  26-27
    2.3.3 主要实验仪器  27
  2.4 实验方法  27-31
    2.4.1 两性淀粉的制备  27-28
    2.4.2 检测方法  28-30
    2.4.3 两性淀粉的红外光谱表征  30-31
第三章 淀粉絮凝剂的微波合成结果与表征  31-44
  3.1 阳离子淀粉合成的影响因素  31-37
    3.1.1 阳离子淀粉合成的正交实验结果  31-32
    3.1.2 醚化剂用量对阳离子取代度的影响  32-33
    3.1.3 氢氧化钠用量对阳离子取代度的影响  33-34
    3.1.4 微波功率对阳离子取代度的影响  34-35
    3.1.5 微波时间对阳离子取代度的影响  35-36
    3.1.6 阳离子淀粉合成的最佳条件  36-37
  3.2 两性淀粉合成的影响因素  37-41
    3.2.1 磷的标准曲线  37
    3.2.2 两性淀粉合成的正交实验  37-38
    3.2.3 磷酸盐与阳离子淀粉用量比(m1/m2)对阴离子取代度的影响  38-39
    3.2.4 微波功率对阴离子取代度的影响  39-40
    3.2.5 微波时间对阴离子取代度的影响  40-41
  3.3 红外光谱表征  41-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章 淀粉絮凝剂的应用性研究  44-60
  4.1 淀粉絮凝剂对染料甲基紫脱色率的测试  44-47
    4.1.1 试剂与仪器  44
    4.1.2 实验部分  44-45
    4.1.3 实验结果与讨论  45-47
  4.2 淀粉絮凝剂对苯酚COD的测试  47-50
    4.2.1 试剂与仪器  47
    4.2.2 实验部分  47-48
    4.2.3 实验结果与讨论  48-50
  4.3 淀粉絮凝剂对含铜废水去除率的测试  50-54
    4.3.1 试剂与仪器  50
    4.3.2 实验部分  50-51
    4.3.3 实验结果与讨论  51-54
  4.4 淀粉絮凝剂对含铅废水去除率的测试  54-59
    4.4.1 试剂与仪器  55
    4.4.2 实验部分  55-56
    4.4.3 实验结果与讨论  56-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章 结论与展望  60-62
  一、结论  60
  二、展望  60-62
参考文献  62-67
硕士学位在读期间发表论文  67-69
致谢  69

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