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基本信息

項(xiàng)目名稱：
天然高分子改性陽離子絮凝劑的研究
小類：
能源化工
簡介：
本研究通過淀粉的陽離子改性和淀粉的接枝等實(shí)驗(yàn)的條件、反應(yīng)的難易、產(chǎn)品的絮凝效果、投加量、pH的適應(yīng)范圍及制備過程中對(duì)環(huán)境的影響等方面的比較，最終選擇對(duì)淀粉進(jìn)行季胺型陽離子改性。
詳細(xì)介紹：
絮凝法廢水處理中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。此法的處理效果主要取決于絮凝劑的性質(zhì)。在反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，以天然物質(zhì)玉米淀粉為原材料，進(jìn)行陽離子化學(xué)改性，得到一種帶有季銨鹽基團(tuán)的天然高分子陽離子改性絮凝劑，并且通過正交實(shí)驗(yàn)獲得較為優(yōu)化的制備條件。天然高分子改性陽離子絮凝劑處理常規(guī)污水時(shí)的整體絮凝性能優(yōu)良，具有投加量少、pH值適用范圍廣、產(chǎn)生絮體時(shí)間短、絮體形狀大、沉降速度快等特點(diǎn)，是優(yōu)于無機(jī)絮凝劑(六水合氯化鋁)和有機(jī)絮凝劑(聚丙烯酞胺)。本文以三甲胺和環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物為陽離子醚化劑，對(duì)玉米淀粉進(jìn)行陽離子改性，制得天然高分子改性陽離子絮凝劑（DSL）。并且對(duì)OMTMA制備過程中的影響因素及對(duì)淀粉進(jìn)行陽離子改性過程中的影響因素分別做了正交實(shí)驗(yàn)，從而找出了制備DSL的最佳條件：玉米淀粉2g、堿化溫度60℃、堿化時(shí)間40min、反應(yīng)溫度40℃、反應(yīng)時(shí)間3h、OMTMA用量為0.02mol。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目的：在水處理過程中，絮凝劑被大量使用，用于去除水中懸浮物和膠體物質(zhì)，并能有效降低水中的CODcr；再者，通過絮凝凈化能將水中90%以上的微生物和病毒轉(zhuǎn)入污泥中?；舅悸罚喊焙铜h(huán)氧氯丙烷通過縮聚反應(yīng)制備出氨-氧氯丙烷縮聚物，季銨型陽離子淀粉是具有環(huán)氧基團(tuán)的胺類化合物與淀粉分子中的羥基在堿催化作用下反應(yīng)成的醚類衍生物。叔胺或叔胺鹽與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成季胺鹽，再與淀粉醚化反應(yīng)生成季胺型陽離子淀粉。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

科學(xué)性：原料是自然界生產(chǎn)量極為巨大的天然高分子化合物淀粉，完全符合綠色化學(xué)的要求。同時(shí)在淀粉的高分子基礎(chǔ)上進(jìn)行陽離子化改性使之更適合水質(zhì)的電荷要求。 獨(dú)特性：1、有機(jī)高分子絮凝劑具有優(yōu)良的絮凝特性和較強(qiáng)的電中和能力。 2、有機(jī)高分子絮凝劑具有單體無毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循環(huán)等特點(diǎn)。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

絮凝技術(shù)無論在原水供給，還是工業(yè)廢水、污水處理中以及工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中都有著相當(dāng)重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水污染有增無減的局面，發(fā)展絮凝劑進(jìn)行水處理，無論對(duì)節(jié)約用水，排放水回用，廢水處理有著極為重要的意義。天然高分子絮凝劑易被生物降解,本身或中間降解產(chǎn)物對(duì)人體無毒,具有選擇性大、廉價(jià)、產(chǎn)泥量少等優(yōu)點(diǎn)。

學(xué)術(shù)論文摘要

絮凝法是一種化學(xué)物理過程，是廢水處理中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。目前應(yīng)用的絮凝劑的種類很多，主要有無機(jī)、有機(jī)兩大類。無機(jī)絮凝劑一般用量比較大，產(chǎn)生污泥較多。有機(jī)合成高分子絮凝劑具有用量少，產(chǎn)泥少的優(yōu)點(diǎn)，但是其含有不易降解的有毒單體，使其應(yīng)用受到了一定限制。本文以玉米淀粉為母體，以環(huán)氧丙烷基-三甲基-銨鹽為陽離子醚化劑，對(duì)玉米淀粉進(jìn)行陽離子改性，制得天然高分子改性陽離子絮凝劑（DSL）。并找出了制備DSL的最佳條件。并通過采用高齡土體系，分別對(duì)投加量、pH值適用范圍、絮凝速度、溫度及產(chǎn)生絮體的大小、形狀等絮凝參數(shù)進(jìn)行了研究評(píng)價(jià)，得出了DSL的最佳應(yīng)用條件。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1] 常青編著，《水處理絮凝學(xué)》[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，第1版，2003年4月，P42 [2] 陳元彩，肖錦，天然有機(jī)高分子絮凝劑研究與應(yīng)用[J]，環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1999,7(3):84一89 [3] 尹華，彭輝，肖錦，《天然高分子改性陽離子絮凝劑的合成及其性能與機(jī)理的研究》[J]，重慶環(huán)境科學(xué)，1999, 12 (6): 30-32

同類課題研究水平概述

天然高分子絮凝劑因原料來源廣泛，價(jià)格低廉，無毒，易于生物降解等特點(diǎn)而顯示了良好的應(yīng)用前景，并引起了廣大科研工作者的興趣。在我國，近年來，天然高分子絮凝劑的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，由于天然高分子的分子鏈上活性基團(tuán)多，結(jié)構(gòu)多樣化，因此經(jīng)化學(xué)改性后，其性能優(yōu)于一般的高分子絮凝劑。 從天然高分子改性絮凝劑的發(fā)展來看，國外在這方面研究較多，而且正朝著開拓它在水處理領(lǐng)域應(yīng)用范圍的方向發(fā)展。歐洲國家高分子絮凝劑使用較普遍，且品種多、處理效果較好。美國由于原水水質(zhì)普遍較好，因此多數(shù)以常見的無機(jī)絮凝劑作為水處理劑，但也經(jīng)常使用高分子絮凝劑來進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。國內(nèi)大多數(shù)水廠中高分子絮凝劑的使用仍然以聚合鋁鹽(PAC)及聚合硫酸鐵等為主。近十年來我國在這方面的研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但還不能滿足實(shí)際的需要。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)用水量將繼續(xù)增大，廢水處理量也相應(yīng)的增加，國家對(duì)有關(guān)廠礦企業(yè)對(duì)環(huán)保的更多投入使得絮凝劑市場(chǎng)潛力很大，行情看好。 天然高分子絮凝劑的原料為可再生資源，無毒性、可生物降解，研究表明其品質(zhì)可以和優(yōu)質(zhì)合成高分子絮凝劑相媲美。隨著新科技的發(fā)展和對(duì)環(huán)保的更高要求，預(yù)測(cè)在21世紀(jì)的前30年，天然高分子絮凝劑會(huì)得到加速發(fā)展。
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