文档介绍：陕西科技大学
2009 级硕士研究生学位论文开题报告
题目疏水性淀粉接枝聚丙烯酰***絮凝剂的研究
所在学院化学化工学院
学科专业分析化学
学号研究生王熙
导师唐宏科
年月日
一、选题的目的和意义:
近二十年来,化学改性天然有机高分子化合物的研究工作方兴未艾。在众多研究方向中,淀粉改性产品的研究开发尤为引人注目。淀粉广泛存在于许多植物的种子、根、茎等组织中,尤其是谷类如稻米、小麦、玉米等谷类;马铃薯、木薯等薯类的组织中大量贮存。据统计,自然界中含淀粉的天然碳水化合物年产量达5000亿吨,远远超过其他有机物,是人类可以取用的丰富的有机资源。由于淀粉原料来源广泛、种类繁多,产量丰富,特别是我国以农产品为主,资源极为丰富,而且价格低廉,以它为原料合成化学改性天然有机高分子化合物在可生物降解和降低成本方面具有有机高分子聚合物不可比拟的优势。
天然淀粉虽具亲水性,但不溶于水,随着温度升高膨胀糊化、粘度高、流动性差等自然属性,使其使用受到很大的限制。淀粉改性是指在淀粉原有的固有特性基础上,为改善其加工操作性能和扩大淀粉的应用范围,利用热、酸、碱、氧化剂、酶制剂以及具有各种官能团的有机反应试剂与淀粉发生化学反应,或经过物理变化,改变天然淀粉的性质,增加其某些性能或引进新的特性而制备的淀粉。
絮凝技术是目前国内外普遍用于水处理的一种既经济又简便的方法, 广泛应用于循环用水、工业废水处理及污泥脱水等过程。而改性淀粉絮凝剂以其选择性大、原料来源丰富、价廉且无毒的特点, 越来越受到青睐通常在淀粉接枝丙烯酰***共聚物絮凝剂大分子中引入阳离子基团和疏水基团可以提高聚合物对悬浮颗粒特别是水体中有机物的吸附能力, 同时絮凝剂具备了疏水缔合高聚物的性质,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, 提高絮团强度与滤饼脱水能力。
淀粉接枝絮凝剂目前还存在着单体引发剂成本过高,合成工艺不成熟,无法大规模投入使用,所以,开发新的合成工艺,尝试新的引发剂与单体,研究新的絮凝方法就显得尤为重要。
二、国内外研究动态和水平(附主要参考文献,须有相当数量的学术论文或学位论文)
国外水处理剂市场有不少改性淀粉絮凝剂,如美国氨***公司(American Cyanamid Co.)的Aerofloe,巴克曼实验室(Buekman Laboratories International,Inc.)的Budond,国家淀粉化学公司(National Starch and Chemical Corp.)的Zfloe-Aid和Starches613-45。相比之下,我国在这方面的研究尚处于开发阶段,仍属于薄弱环节,但近年来已取得一些可喜成果。
(一)淀粉接枝共聚改性
接枝共聚改性是淀粉改性的有效途径之一。乙烯基单体与淀粉的接枝共聚反应是淀粉改性制备生物可降解高分子材料的重要途径,激发羟基引发剂的筛选是淀粉接枝共聚反应的关键所在。近年来,国内外化学家在该领域取得了长足的进展。
据报道,用***铈铵为引发剂制得玉米淀粉接枝丙烯酰***、丙烯酸单体的共聚物,其对高岭土有絮凝效果。青岛大学的巫拱生以硫脉-双氧水为催化剂制得玉米与丙烯酰***的接枝共聚物,可用作造纸工业含Hg2+矿废水处理的絮凝剂;RathSH等利用Ce4+氧化还原体系引发淀粉与丙烯酰***进行接枝共聚反应,%,支链相对分子质量超过300万。内蒙古工业大学的邱广明等以过硫酸钾(KPS)作引发剂,淀粉与丙烯酰***接枝共聚,考虑了接枝共聚物对纸浆的絮凝和助留效果的影响。李旭祥分别以***铈盐、硫酸亚铁、高锰酸钾和过硫酸铵为引发剂,对淀粉-丙烯睛接枝共聚,得到用于处理印染废水的改性淀粉絮凝剂,表明过硫酸铵作引发剂浊度去除率最高。接枝共聚物具有多羟基团和酰***基团,呈支化结构,适当地分散了絮凝基团,对多种工业污水的絮凝效果较其他高分子絮凝剂(如Snafloc700)及无机絮凝剂(如硫酸铝)要好。常文越,韩雪利用Ce4+/HN03作为引发剂,进行丙烯酰***-淀粉接枝共聚反应,%,支链分子量超过300万,对多种工业污水絮凝效果不亚于APM(分子量为300万)产品。KarmakarNC等,将合成的淀粉与丙烯酰***共聚物用于处理洗煤废水,KarmakarGP等,则用于铁矿石粘土的絮凝。尼日利亚Benin大学利用天然改性后的苛性树薯根淀粉作为有机絮凝剂,用于含铁系矿物质和硅酸盐类的废水处理,表现出良好的絮凝效果。鲁德忠等合成了淀粉-丙烯酰***接枝物,并研究了其对模拟含石油废水的处理,表明它对含石油废水具有良好的吸附性能。李淑红用***铈铵为引发剂制得淀粉-丙烯酰***接枝物,对固体悬浮物较多,高矿化度的油田废水进行处理,结果表明其具有良好的去浊及去除COD的性能