改性淀粉的制备与应用

改性淀粉在废水处理中的应用改性淀粉的定义改性淀粉的分类改性淀粉的制备改性淀粉的应用改性淀粉在原淀粉具有固有特性的前提下，利用物理、化学或酶的方法进行处理，改变淀粉的结构和性质，增强其某些机能或形成新的特性而制成的淀粉称为改性淀粉。习惯上不括淀粉的糖化和发酵产品。改性淀粉的分类焙烧糊精白糊精、黄糊精、焙烧可溶性淀粉、不列颠胶预糊化淀粉a一淀粉分离淀粉直链淀粉、支链淀粉放射线处理淀粉a射线处理、p射线处理、Y射线处理、中子射线处理高周波处理淀粉粉粉湿热处理淀粉油脂复合处理淀粉烟熏处理淀粉物理改性分解淀粉氧化淀粉次氯酸氧化淀粉、过氧化氢氧化淀粉、高碘酸盐化淀粉酸转化淀粉酯化淀粉无机酸酯磷酸酯淀粉、硫酸纸淀粉、硝酸酯淀粉有机酸酯甲酸淀粉、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、苯乙烯接枝交联淀粉交联淀粉醚化学改性生物改性酶降解淀粉直链淀粉、普鲁土蓝酶处理环糊精a一环糊精、p一环糊精、Y一环糊精改性淀粉的制备接枝共聚反应淀粉链与基团单体在引发剂的作用下形成共聚高分子化合物的反应称为接枝共聚。目前研究较多的是单体的选择、引发剂的筛选、聚合机理的研究以及工艺条件的探索等。选择单体→引发剂引发接枝共聚反应→分离提纯醚化反应淀粉或者交联淀粉与醚化剂通过反应生成的改性淀粉称为醚化淀粉或淀粉醚，相应的反应称为醚化反应。常用的醚化剂有:带双官能团的胺类化合物和氯代羧酸类化合物，前者称为阳离子化试剂，后者称为羧基化试剂。作为醚化剂的胺类化合物一般可分为三类:含有亚乙基亚胺环的化合物、叔胺化合物和季按盐类化合物。例叔胺烷基淀粉醚叔胺型阳离子淀粉是较早开发的品种，其典型的醚化剂是氯乙基二乙基胺，催化剂为NaOH、Ca(OH)2，反应温度40一50oC，反应时间12~45h。在氯代烷试剂作用下，叔胺基淀粉醚的制备反应方程式如下:交联反应淀粉的醇羟基与交联剂的多元官能团形成二醚键或二酯键，使两个或两个以上的淀粉分子之间“架桥”在一起，呈现多维空间网络结构的反应，称为交联反应。参加此反应的多元官能团称为交联剂，淀粉交联的产物称为交联淀粉。例环氧氯丙烷交联环氧氯丙烷中具有活泼的环氧基和氯基，反应条件平和，易于控制，是一种常用的交联剂。在碱性条件下，淀粉首先生成淀粉钠盐，该反应进行很快。环氧氯丙烷在淀粉钠盐阴离子作用下，环氧环断开形成新的环氧环酯化反应酯化淀粉的种类很多，应用也很广，作为絮凝剂的酯化淀粉主要是黄原酸酯和淀粉磷酸酯。例淀粉磺酸酯在碱性条件下，二硫化碳易与淀粉起反应生成黄原酸酯。由于空气的氧化作用以及黄原酸酯可转化为多种含硫单体，所以淀粉黄原酸酯是不稳定的，易生成淀粉黄原酸双酯两性絮凝剂根据阴离子基团的不同，可以将其分为磷酸型、羧基型、磺酸型和硫酸型及黄原酸型等两性淀粉，而两性淀粉的阳离子基团一般为叔胺或季铵盐类。制备两性淀粉除了阴离子化后再阳离子化和阳离子化后再阴离子化工艺外，近来还研究了同时阴离子化和阳离子化的工艺。无论是哪种工艺，其关键都是阴离子基团和阳离子基团的引入。例阳离子基团的种类和引入淀粉的羟基与胺类化合物在碱催化作用下起醚化反应生成具有胺基的醚衍生物，由于氮原子上带有正电荷，所以这类胺类团可称之为阳离子基团。淀粉中的阳离子基团的引入一般分两步进行，首先是季铵的合成，其次是淀粉的阳离子化。淀粉的阳离子化工艺也可采用湿法、半干法和干法工艺。湿法，反应均一，但反应效率低，一般只有60%一70%，反应取代度也不高。为提高淀粉、醚化剂和碱混合时的分散和浸透效果，发展了半干法和干法，尤其是干法近年来得到广泛研究和应用。应用变性淀粉一般可分为非离子型改性淀粉、阴离子型改性淀粉、阳离子型改性淀粉、两性类改性淀粉和复合改性淀粉等类型。阳离子型改性淀粉絮凝剂主要代表为淀粉与季铵盐发生型醚化反应，应用于中性或带负电荷的污水中；阴离子型淀粉衍生物絮凝剂主要是淀粉和阴离子进行磷酸化，羧甲基化或者黄原酸酯化反应制得的，主要应用于中性或者带金属离子型的废水中，对金属离子的去除效果很明显；两性改性淀粉絮凝剂主要是淀粉与两性离子或双性基团进行反应制得的改性淀粉，主要用于污泥脱水，煤矿洗煤等过程中；复合型淀粉改性絮凝剂主要是淀粉的交联，接枝共聚等制得的淀粉，主要也用于污泥脱水等过程中，应用的范围很广。总之淀粉衍生物絮凝剂具有无毒、廉价适用范围广、易生物降解等优点,越来越受到人们的重视。案例佛山科学技术学院理学院的陈纯馨、陈忻、袁毅桦等，以阳离子变性淀粉为絮凝剂，加入PAC(聚合氯化铝)，在考虑温度、pH值等因素的影响下，研究其对印染废水的处理效果。发现以90mg阳离子变性淀粉配合6mgPAC分别处理50ml印染废水，其脱色率和浊度去除率都可达100%。实验结果表明阳离子变性淀粉絮凝剂对印染废水处理效果较理想。谢谢！