機(jī)械力活化季銨型陽(yáng)離子淀粉絮凝劑的制備及特性研究.pdf

1、絮凝法是水處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，我國(guó)絮凝劑產(chǎn)品品種齊全，但陽(yáng)離子絮凝劑較少，陽(yáng)離子淀粉絮凝劑有較廣的應(yīng)用前景，但其反應(yīng)效率較低。本文以不同來(lái)源的淀粉為原料，采用漿法、球磨輔助漿法、干法和球磨輔助干法制備淀粉絮凝劑，研究制備工藝對(duì)淀粉絮凝劑絮凝效果、取代度和反應(yīng)效率的影響，獲得淀粉絮凝劑最佳的制備工藝，分析淀粉絮凝劑的絮凝性能，采用紅外光譜儀、X-衍射、掃描電鏡技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和微觀結(jié)構(gòu)觀察，采用電荷密度分析和Zeta電位分析探索淀粉絮凝

2、劑的絮凝機(jī)理，為高效果、低成本的陽(yáng)離子淀粉絮凝劑的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下： 1.淀粉絮凝劑的制備工藝：考察了機(jī)械活化時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、淀粉濃度、引發(fā)劑濃度、單體濃度、反應(yīng)溫度對(duì)醚化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明：漿法、球磨輔助漿法、干法和球磨輔助干法制備的淀粉絮凝劑的取代度分別為0.03～0.07、0.07～0.14、0.18～0.30、0.30～0.35，反應(yīng)效率為4％～10％、9％～20％、32％～42％、75％～87％；4種制

3、備方法中，以球磨輔助干法制備的淀粉絮凝劑的取代度、反應(yīng)效率和得率最高，絮凝效果最好，對(duì)淀粉來(lái)源的依賴(lài)性最小。球磨輔助干法為季銨化淀粉絮凝劑最佳的制備方法，其制備條件為：淀粉球磨5h，2,3-環(huán)氧基三甲基氯化銨與淀粉的摩爾比為0.40:1.00，90℃反應(yīng)2.5h，體系水分含量低于20％，該工藝過(guò)程不需添加堿。機(jī)械活化后進(jìn)行醚化改性可以得到取代度高、絮凝效果良好的陽(yáng)離子淀粉絮凝劑。 2.機(jī)械力活化在淀粉改性中的作用：粒度分析和凝膠

4、色譜分析表明球磨后淀粉粒度先減小后增大，表面積先增大后減小，球磨后淀粉分子的長(zhǎng)鏈和支叉結(jié)構(gòu)斷裂，淀粉中大分子數(shù)量減少，小分子數(shù)量增加，分子量分布發(fā)生變化。X-射線衍射和掃描電鏡結(jié)果顯示球磨破壞淀粉分子空間排列，球磨后淀粉產(chǎn)生晶格畸變、最終非晶化，單體試劑更容易滲透到顆粒內(nèi)部使淀粉發(fā)生醚化反應(yīng)。機(jī)械活化使部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，使物質(zhì)處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，從而也使淀粉的反應(yīng)活性提高。本試驗(yàn)首次將機(jī)械力活化作用應(yīng)用于淀粉的醚化改性，

5、制備陽(yáng)離子淀粉絮凝劑。 3.淀粉絮凝劑的絮凝特性：絮凝評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)表明，絮凝劑母液濃度稍低于臨界交疊濃度，污水中絮凝劑分子鏈間動(dòng)態(tài)接觸有利于絮凝；固形物含量為1％的懸濁液沉降效果最好；制備的淀粉絮凝劑的pH和水溫適用范圍廣，其中水溫為15℃左右時(shí)絮凝效果最好；淀粉絮凝劑的高嶺土澄清效果較明礬和聚合氯化鋁的好，絮凝后絮凝體的體積較小。 4.淀粉絮凝劑的絮凝機(jī)理：自制的季銨化陽(yáng)離子淀粉絮凝劑(球磨后干法制備)優(yōu)異的絮凝性能是直鏈