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改性红薯淀粉的制备技术
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天然红薯淀粉是一种无毒、可生物降解物质.采用微波辐射技术,用阳离子醚化剂对红薯淀粉进行改性,制备了改性红薯淀粉絮凝剂,并用其处理印染废水。结果表明,制备改性红薯淀粉的较佳工艺条件为:反应体系含水量32%,淀粉与腿化剂质量比11.01,NaOH与醚化剂质量比1.17,辐射时间3微波功率180W.探讨了用改性红薯淀粉处理印染废水的工艺条件,在常温下,当搅拌速度为250r/rmn、搅拌时间为30nnn、改性红薯淀粉用量为4g/L.pH值为8时,处理效果好,对印染废水的脱色率达以上。

随着我国经济的发展,工业化程度的深入,环境污染和环境保护正日益成为一个社会课题,其中水源保护和水污染的整治在环境科学中巳占据了重要位置,并正成为人们关注的焦点.水污染包括工业废水和生活废水污染两种,在工业废水中,纺织工业、纸浆工业的废水占有相当大的比例。 

据不完全统计,随着我国印染工业的发展,尤其是乡镇印染业的崛起,每年大约有7亿t印染废水排入各类用水环境中由于印染废水成分复杂,随着产品更换,染料、浆料、洗涤剂、化学助剂以及果胶、油脂等废弃物的排放,对废水治理提出更严峻的要求。因此,其综合治理巳成为国内外环境科学界急需解决的一大难题.121色度是印染废水处理后能否达到排放标准的主要指标之一,也是较为棘手的难题。目前有多种治理方法,在众多印染废水处理技术中,用天然有机絮凝剂处理印染废水已经成为研究的重点之一,如阳离子改性淀粉絮凝剂的研究和应用。 

改性红薯淀粉的制备技术

改性淀粉作为天然高分子碳水化合物改性而得的水处理剂,处理印染废水效果较好,对环境无毒无害,且处理残渣易被微生物降解.不会对环境造成二次污染。被改性淀粉絮凝或吸附的污染物比较容易回收利用.在残渣无重金属污染的前提下,可直接作农肥,或在堆肥的过程中自然降解。目前制备阳离子改性淀粉多是以玉米淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉作原料,极少有使用红薯淀粉作原料的。本试验主要研究了微波法阳离子改性红薯淀粉絮凝剂的干法合成及对印染废水的脱色处理。通过正交试验和单因素试验,探讨了微波干法制备改性红薯淀粉絮凝剂的主要影响因素和佳改性条件;通过单因素试验,探讨了用改性红薯淀粉絮凝剂处理印染废水的佳脱色工艺条件。 

1、试验 

1.1材料与仪器 

原料与试剂:阳离子醚化剂(3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵,以下简称醚化剂,工业品,质量分数69%);红薯淀粉(食用级);氢氧化钠、无水乙醇、盐酸均为分析纯;印染废水取自黄石某印染厂. 

仪器:SKFG-01型电热恒温鼓风干燥箱;AB204-N型电子分析天平;WD900ASL23-K5电脑型微波炉;722N型可见分光光度计;SHZ-D[III]型循环水式真空泵;gg-4型六联电动搅拌器;THZ-82型微电脑恒温振荡器。 

1.2微波改性红薯淀粉絮凝剂的制备 

将3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与氢氧化钠水溶液按一定比例混合,搅拌,迅速将混合物喷洒到红薯淀粉上,混合均匀,放人微波炉内,于不同功率下反应,反应完成后,粗产品以无水乙醇洗涤、抽滤,在烘箱中50弋以下干燥,即得改性红薯淀粉絮凝剂。 

1.3硅藻土模拟水样的制备 

将硅藻土用碾钵碾细后通过160目筛,向1000mL水中加人5.0g硅藻土,快速搅拌15min混合均勻后,再慢速搅拌15min,然后静置沉降15min,取上层清液作为试验模拟水样。 

1.4絮凝试验 

在100mL硅藻土模拟水样中加入0.2g不同条件下制备的改性红薯淀粉絮凝剂,快速搅拌15min,再慢速搅拌15min,然后静置沉降15min,取上层清液在波长为550nm处测定其透光率1.5分析 

透光率和脱色率均用分光光度法测定.脱色率=(A-MM^xlOOW.式中4为处理前印染废水的吸光度;A为处理后废水的吸光度. 

取100mL印染废水6份,在PH=6(印染废水的自然pH值)、常温条件下,分别加人不同量的改性红薯淀粉絮凝剂,230r/min搅拌反应20min后,脱色率结果见下表.


改性红薯淀粉的制备技术

絮凝试验


由上表可知,随着改性红薯淀粉絮凝剂用量的增大,脱色率逐渐增大,在0.4g/100mL时脱色率达到了71.7%,用量超过0.4g/100mL后其脱色率趋于平稳,从节约成本考虑,控制改性红薯淀粉絮凝剂用量为0.4g/100mL,即4g/L. 

2、转速 

取100mL印染废水6份,在PH=6、常温下各加人0.4g改性红薯淀粉絮凝剂,分别在不同转速下搅拌反应20min后,脱色率结果见下表


改性红薯淀粉的制备技术

转速试验

由上表可知,转速从190r/min增大到250r/min,脱色率逐渐增大,转速超过250r/min后,脱色率又逐渐减小,因此,控制转速为250r/min. 

2.1pH值 

在5个烧杯中各加人100mL印染废水,用OH或NaOH调至不同PH值,均加人0.4g改性红薯淀粉絮凝剂.在常温、250r/min条件下振荡反应30min后,脱色率结果见下表.


改性红薯淀粉的制备技术

PH实验


上表表明,用改性红薯淀粉处理印染废水时,在酸性条件下絮凝效果较差,在pH6-8絮凝效果较好,当PH=8时,脱色率达89.3%。

3、搅拌时间

取100mL印染废水5份,在PH=6、常温下各加人0.4g改性红薯淀粉絮凝剂,在250r/min下搅拌反应不同时间后,脱色率结果见下表. 


改性红薯淀粉的制备技术

搅拌时间实验


上表说明,搅拌时间从10min增大到30min,脱色率逐渐增大,30min以后,再延长搅拌时间脱色率逐渐减小,因此,搅拌30min为宜。

3,结论 

(1)微波干法制备改性红薯淀粉的工艺条件为(红薯淀粉)/m(醚化剂)为11.01、m(NaOH)/m(醚化剂)为1.17、辐射时间3min、微波功率180W. 

(2)用改性红薯淀粉处理印染废水,在常温,pH为8,250r/min搅拌反应30min条件下,当改性红薯淀粉用量为4g/L时,对印染废水的脱色率达89%以上。 

(3)改性红薯淀粉絮凝剂是利用天然红薯淀粉改性而得的水处理剂,对环境无毒无害,且其处理残渣易被微生物降解。