季铵型阳离子降解淀粉的干法制备及絮凝性能的研究

摘要

本文以不同酸降解程度的玉米淀粉为原料，N-（2，3-环氧丙基）三甲基氯化铵为阳离子化试剂（简称GTA），采用干法工艺制备季铵型阳离子酸解淀粉并详细考察了反应温度、碱用量及反应时间对产品取代度及反应效率的影响，并确定了当GTA与酸解淀粉的投料比为0.6∶1(mol/mol)时的最佳反应条件:反应温度80℃，反应时间1.5 h，n(NaOH)∶n(HS)为0.07∶1，体系中含水量为18％时，取代度为0.49，反应效率为81.7％。
　　利用乙醇溶液保护法制备了非晶颗粒态的降解玉米淀粉，并以非晶颗粒态的玉米淀粉为原料，利用干法工艺制备了季铵型阳离子非晶降解淀粉，产品的取代度及反应效率与以原玉米淀粉制备的阳离子淀粉做对比，结果表明，以非晶颗粒态的玉米淀粉时，只搅拌10 min，产品取代度就达到0.54，反应效率84.4％，均高于以原玉米淀粉所得产品的取代度及反应效率;产品粘度远远小于以原玉米淀粉为原料得到的产品粘度。
　　以HClO4为催化剂，玉米淀粉为原料，以干法工艺制备阳离子淀粉。通过正交实验得出:当GTA与淀粉的投料比为2∶3(mol/mol)时，最佳反应条件为n(HClO4)∶n(AGU)=0.012∶1，反应温度为80℃，反应时间为4h，取代度为0.3，反应效率为45％。
　　制备了一系列取代度为0.5季铵型阳离子酸解淀粉，以高岭土模拟水样为絮凝对象，考察了季铵型阳离子酸解淀粉的投入量、pH对絮凝效果的影响，结果表明:最佳投入量随分子量的降低呈现先减小后增大的趋势，且当投入量相同时，以0.5 mol/L的盐酸溶液中的质量浓度p=0.4 kg/L，50℃下酸解2h后的酸解淀粉为原料所得阳离子酸解淀粉的絮凝效果最好，产品的质均分子量为5.3×105;在pH=4～10时，投入量相同时，相同分子量的阳离子酸解淀粉絮凝效果相差不大。
　　以工厂生产的GTA为阳离子化试剂制备了取代度为0.5的季铵型阳离子淀粉，以此阳离子淀粉来处理工厂淀粉废水及染料废水，淀粉废水的去浊率可达72.8％，染料废水的脱色率高达88.2％，验证了以工厂GTA为阳离子化试剂制备的季铵型阳离子淀粉的高效絮凝性能。