基本信息
- 项目名称：
- 天然高分子改性阳离子絮凝剂的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究通过淀粉的阳离子改性和淀粉的接枝等实验的条件、反应的难易、产品的絮凝效果、投加量、pH的适应范围及制备过程中对环境的影响等方面的比较，最终选择对淀粉进行季胺型阳离子改性。
- 详细介绍：
- 絮凝法废水处理中应用最为广泛的一种方法。此法的处理效果主要取决于絮凝剂的性质。在反应原理的基础上，以天然物质玉米淀粉为原材料，进行阳离子化学改性，得到一种带有季铵盐基团的天然高分子阳离子改性絮凝剂，并且通过正交实验获得较为优化的制备条件。天然高分子改性阳离子絮凝剂处理常规污水时的整体絮凝性能优良，具有投加量少、pH值适用范围广、产生絮体时间短、絮体形状大、沉降速度快等特点，是优于无机絮凝剂(六水合氯化铝)和有机絮凝剂(聚丙烯酞胺)。本文以三甲胺和环氧氯丙烷的反应产物为阳离子醚化剂，对玉米淀粉进行阳离子改性，制得天然高分子改性阳离子絮凝剂（DSL）。并且对OMTMA制备过程中的影响因素及对淀粉进行阳离子改性过程中的影响因素分别做了正交实验，从而找出了制备DSL的最佳条件：玉米淀粉2g、碱化温度60℃、碱化时间40min、反应温度40℃、反应时间3h、OMTMA用量为0.02mol。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：在水处理过程中，絮凝剂被大量使用，用于去除水中悬浮物和胶体物质，并能有效降低水中的CODcr；再者，通过絮凝净化能将水中90%以上的微生物和病毒转入污泥中。基本思路：氨和环氧氯丙烷通过缩聚反应制备出氨-氧氯丙烷缩聚物，季铵型阳离子淀粉是具有环氧基团的胺类化合物与淀粉分子中的羟基在碱催化作用下反应成的醚类衍生物。叔胺或叔胺盐与环氧氯丙烷反应生成季胺盐，再与淀粉醚化反应生成季胺型阳离子淀粉。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：原料是自然界生产量极为巨大的天然高分子化合物淀粉，完全符合绿色化学的要求。同时在淀粉的高分子基础上进行阳离子化改性使之更适合水质的电荷要求。 独特性：1、有机高分子絮凝剂具有优良的絮凝特性和较强的电中和能力。 2、有机高分子絮凝剂具有单体无毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循环等特点。
应用价值和现实意义
- 絮凝技术无论在原水供给，还是工业废水、污水处理中以及工业生产当中都有着相当重要的作用。随着经济的不断发展，水污染有增无减的局面，发展絮凝剂进行水处理，无论对节约用水，排放水回用，废水处理有着极为重要的意义。天然高分子絮凝剂易被生物降解,本身或中间降解产物对人体无毒,具有选择性大、廉价、产泥量少等优点。
学术论文摘要
- 絮凝法是一种化学物理过程，是废水处理中应用最为广泛的一种方法。目前应用的絮凝剂的种类很多，主要有无机、有机两大类。无机絮凝剂一般用量比较大，产生污泥较多。有机合成高分子絮凝剂具有用量少，产泥少的优点，但是其含有不易降解的有毒单体，使其应用受到了一定限制。本文以玉米淀粉为母体，以环氧丙烷基-三甲基-铵盐为阳离子醚化剂，对玉米淀粉进行阳离子改性，制得天然高分子改性阳离子絮凝剂（DSL）。并找出了制备DSL的最佳条件。并通过采用高龄土体系，分别对投加量、pH值适用范围、絮凝速度、温度及产生絮体的大小、形状等絮凝参数进行了研究评价，得出了DSL的最佳应用条件。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 常青编著，《水处理絮凝学》[M]，化学工业出版社，第1版，2003年4月，P42 [2] 陈元彩，肖锦，天然有机高分子絮凝剂研究与应用[J]，环境科学进展，1999,7(3):84一89 [3] 尹华，彭辉，肖锦，《天然高分子改性阳离子絮凝剂的合成及其性能与机理的研究》[J]，重庆环境科学，1999, 12 (6): 30-32
同类课题研究水平概述
- 天然高分子絮凝剂因原料来源广泛，价格低廉，无毒，易于生物降解等特点而显示了良好的应用前景，并引起了广大科研工作者的兴趣。在我国，近年来，天然高分子絮凝剂的研究已经取得了很大的进展，由于天然高分子的分子链上活性基团多，结构多样化，因此经化学改性后，其性能优于一般的高分子絮凝剂。 从天然高分子改性絮凝剂的发展来看，国外在这方面研究较多，而且正朝着开拓它在水处理领域应用范围的方向发展。欧洲国家高分子絮凝剂使用较普遍，且品种多、处理效果较好。美国由于原水水质普遍较好，因此多数以常见的无机絮凝剂作为水处理剂，但也经常使用高分子絮凝剂来进一步提高出水水质。国内大多数水厂中高分子絮凝剂的使用仍然以聚合铝盐(PAC)及聚合硫酸铁等为主。近十年来我国在这方面的研究虽然取得了一定的进展，但还不能满足实际的需要。随着工业的发展，工业用水量将继续增大，废水处理量也相应的增加，国家对有关厂矿企业对环保的更多投入使得絮凝剂市场潜力很大，行情看好。 天然高分子絮凝剂的原料为可再生资源，无毒性、可生物降解，研究表明其品质可以和优质合成高分子絮凝剂相媲美。随着新科技的发展和对环保的更高要求，预测在21世纪的前30年，天然高分子絮凝剂会得到加速发展。
