三维凹土淀粉絮凝剂的制备及应用
随着人们对水质的要求越来越高，对水质净化的程度也随之提高，而絮凝剂作为水处理中重要的一部分，所以讨论了三维凹土/淀粉绿色絮凝剂的制备。以红薯淀粉或者木薯淀粉、凹凸棒土或者辐照凹凸棒土为主要原料在H2O2/Fe2+引发体系下制备凹土/淀粉絮凝材料，实验讨论了引发剂浓度、引发剂滴加的量、淀粉的种类和辐照凹凸棒土与未辐照凹土制成的复合材料对水样浊度的影响。实验结果表明，在其他条件相同的情况下，红薯淀粉接枝辐照凹凸棒土在CH2O2=6×10-3mol/L，CFe2+=3×10-4mol/L下，滴加量为20mL下对水中浊度吸附较好。关键词 淀粉，辐照凹凸棒土，接枝共聚，浊度
目 录
1.引言 1
1.1国内微污染水源概况以及研究现状 1
1.2绿色絮凝剂的研究现状及发展 1
1.2.1 改性淀粉絮凝剂 1
1.3 改性淀粉絮凝剂在水处理中的应用 2
1.4 改性淀粉絮凝剂在水处理中应用存在的问题及研究方向 2
1.5 引入三维凹土的意义 3
1.6 选题的依据和意义 3
2.实验部分 4
2.1三维凹土/淀粉绿色絮凝剂的制备 4
2.1.1材料的设计路线 4
2.1.2 具体说明 4
2.1.3具体步骤 5
2.2材料的理化性质表征方法 7
2.2.1傅里叶一红外光谱分析( FTIR )： 7
2.2.2 SEM扫描电镜： 7
2.3实验试剂 7
2.4实验仪器 8
3.实验结果与讨论 8
3.1材料的表征结果 8
3.1.1傅里叶一红外光谱分析(FTIR)： 8
3.1.2 SEM扫描电镜： 11
3.2材料制备条件对水中浊度的影响 13
3.2.1引发剂浓度不同制成的材料对浊度影响 13
3.2.2引发剂滴加量不同制成的材料对浊度影响 13
3.2.3不同淀粉制成的材料对浊度影响 14
3.2.4辐照凹土与未辐照凹土制成的材料对浊度影响 15
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微镜拍摄絮凝体结构 15
结 论 18
致 谢 20
参考文献 21
1 引言
1.1 国内微污染水源概况以及研究进展
随着国内经济的迅速发展，人们向水中排放的污染物强度越来越大，超过了地表水环境质量标准III 类水体的标准。而人们对水的需求的增大以及对水质要求越来越高，由此需要对水净化工艺发展提出了更高的要求。
徐亚东等人用投加凹凸棒土和聚合氯化铝来处理微污染水源，对该水源的浊度、CODMn和氨氮去除效果显著[1]。肖利萍等人则通过实验采用炭锻烧改性膨润土来制作材料，对氨氮和浊度效果显著，去浊率达到了97.42%[2]。
1.2 绿色絮凝剂的研究现状及发展
绿色絮凝剂具有安全、无毒、易降解和无二次污染等特点。随着人们对水质的要求越来越高，对绿色絮凝剂做出了一系列的改性来提高绿色絮凝剂的絮凝效果以及能够适应不同种类的污水。周虔彧[3]文章中提到Ramzi Khiari用枣椰树叶轴中的羟基纤维素钠处理饮用水，絮凝效果好，去浊率达95%，且对环境无污染[4]。Zhen Yang制得的两性壳聚糖基絮凝剂，通过实验表明，pH的变化对溶解性和抗盐性无明显影响，在用量较小的情况下絮凝效果良好[5]。
多糖类絮凝剂如淀粉絮凝剂来源广，无毒无害，价格便宜，对环境无危害，由于淀粉具有许多直链和支链以及羟基，可以通过氧化、酯化、醚化以及接枝共聚等手段改性，等到强絮凝性的大分子絮凝剂。比起其他絮凝剂，具有较强的絮凝能力。因此具有很好的开发潜力。
1.2.1 改性淀粉絮凝剂
在许多天然改性聚合物絮凝剂中，淀粉改性絮凝剂的研究和开发特别值得注意，因为淀粉的资源丰富，低成本和环境友好。 由于淀粉具有许多直链和支链以及羟基，可以通过氧化、酯化、醚化以及接枝共聚等手段改性，使共聚物具有天然高分子和合成高分子的双重优点。1941年，W E Raybould发现碱化淀粉的絮凝性能[6]。1950年以来，国外开始用物理或化学的方法，如使用催化剂引发法、光引发法、微波引发法等多种方法引发多糖类链上的接枝。
改性淀粉絮凝剂主要有离子化改性淀粉絮凝剂、接枝类改性淀粉絮凝剂、磺原酸酯类改性淀粉絮凝剂三大类。改性淀粉絮凝剂与其他无机絮凝剂进行复配，得到复合型絮凝剂，比起其他絮凝剂来说，絮凝剂总投加量降低，成本变低，因此是目前热门的研究方向[7]。
1.3 改性淀粉絮凝剂在水处理中应用
淀粉的链段上带有大量羟基，具有强的反应活性，可以通过氧化、酯化、醚化以及接枝共聚等手段改性，等到强絮凝性的大分子絮凝剂。淀粉的接枝共聚物一般是通过引发剂、辐射引发[8]，进行自由基聚合反应合成。这种絮凝剂比其他絮凝剂具有更大的表面积，在桥联上有独特的优势。
杨爽[9]期刊中提到赵数发用淀粉丙烯酰胺复合材料对含油废水中的含油量有很好的去除率[10]。刘婷婷等人制备了含淀粉量高的淀粉丙烯酰胺复合材料以及阳离子改性淀粉丙烯酰胺复合材料，实验表明对造纸污水有很好的絮凝效果[11]。左可胜等用淀粉接枝丙烯腈制成了强吸水性的树脂，该材料在农林类方面应用广泛[12]。赵艳期刊中提到以玉米淀粉和GTA合成的改性阳离子絮凝剂对印染废水的脱色率达到96.4%[13]。杨波等人用淀粉丙烯酰胺复合材料对中性黄磷废水有较强的净化絮凝效果[14]。董锐等人用改性壳聚糖与凹凸棒土复配，对水中小球藻进行絮凝，最佳实验条件下絮凝率为98.8%[15]。Sumit Mishra通过微波生成自由基的方式合成丙烯酰胺淀粉复合材料，絮凝的效果良好[16]。
目 录
1.引言 1
1.1国内微污染水源概况以及研究现状 1
1.2绿色絮凝剂的研究现状及发展 1
1.2.1 改性淀粉絮凝剂 1
1.3 改性淀粉絮凝剂在水处理中的应用 2
1.4 改性淀粉絮凝剂在水处理中应用存在的问题及研究方向 2
1.5 引入三维凹土的意义 3
1.6 选题的依据和意义 3
2.实验部分 4
2.1三维凹土/淀粉绿色絮凝剂的制备 4
2.1.1材料的设计路线 4
2.1.2 具体说明 4
2.1.3具体步骤 5
2.2材料的理化性质表征方法 7
2.2.1傅里叶一红外光谱分析( FTIR )： 7
2.2.2 SEM扫描电镜： 7
2.3实验试剂 7
2.4实验仪器 8
3.实验结果与讨论 8
3.1材料的表征结果 8
3.1.1傅里叶一红外光谱分析(FTIR)： 8
3.1.2 SEM扫描电镜： 11
3.2材料制备条件对水中浊度的影响 13
3.2.1引发剂浓度不同制成的材料对浊度影响 13
3.2.2引发剂滴加量不同制成的材料对浊度影响 13
3.2.3不同淀粉制成的材料对浊度影响 14
3.2.4辐照凹土与未辐照凹土制成的材料对浊度影响 15
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微镜拍摄絮凝体结构 15
结 论 18
致 谢 20
参考文献 21
1 引言
1.1 国内微污染水源概况以及研究进展
随着国内经济的迅速发展，人们向水中排放的污染物强度越来越大，超过了地表水环境质量标准III 类水体的标准。而人们对水的需求的增大以及对水质要求越来越高，由此需要对水净化工艺发展提出了更高的要求。
徐亚东等人用投加凹凸棒土和聚合氯化铝来处理微污染水源，对该水源的浊度、CODMn和氨氮去除效果显著[1]。肖利萍等人则通过实验采用炭锻烧改性膨润土来制作材料，对氨氮和浊度效果显著，去浊率达到了97.42%[2]。
1.2 绿色絮凝剂的研究现状及发展
绿色絮凝剂具有安全、无毒、易降解和无二次污染等特点。随着人们对水质的要求越来越高，对绿色絮凝剂做出了一系列的改性来提高绿色絮凝剂的絮凝效果以及能够适应不同种类的污水。周虔彧[3]文章中提到Ramzi Khiari用枣椰树叶轴中的羟基纤维素钠处理饮用水，絮凝效果好，去浊率达95%，且对环境无污染[4]。Zhen Yang制得的两性壳聚糖基絮凝剂，通过实验表明，pH的变化对溶解性和抗盐性无明显影响，在用量较小的情况下絮凝效果良好[5]。
多糖类絮凝剂如淀粉絮凝剂来源广，无毒无害，价格便宜，对环境无危害，由于淀粉具有许多直链和支链以及羟基，可以通过氧化、酯化、醚化以及接枝共聚等手段改性，等到强絮凝性的大分子絮凝剂。比起其他絮凝剂，具有较强的絮凝能力。因此具有很好的开发潜力。
1.2.1 改性淀粉絮凝剂
在许多天然改性聚合物絮凝剂中，淀粉改性絮凝剂的研究和开发特别值得注意，因为淀粉的资源丰富，低成本和环境友好。 由于淀粉具有许多直链和支链以及羟基，可以通过氧化、酯化、醚化以及接枝共聚等手段改性，使共聚物具有天然高分子和合成高分子的双重优点。1941年，W E Raybould发现碱化淀粉的絮凝性能[6]。1950年以来，国外开始用物理或化学的方法，如使用催化剂引发法、光引发法、微波引发法等多种方法引发多糖类链上的接枝。
改性淀粉絮凝剂主要有离子化改性淀粉絮凝剂、接枝类改性淀粉絮凝剂、磺原酸酯类改性淀粉絮凝剂三大类。改性淀粉絮凝剂与其他无机絮凝剂进行复配，得到复合型絮凝剂，比起其他絮凝剂来说，絮凝剂总投加量降低，成本变低，因此是目前热门的研究方向[7]。
1.3 改性淀粉絮凝剂在水处理中应用
淀粉的链段上带有大量羟基，具有强的反应活性，可以通过氧化、酯化、醚化以及接枝共聚等手段改性，等到强絮凝性的大分子絮凝剂。淀粉的接枝共聚物一般是通过引发剂、辐射引发[8]，进行自由基聚合反应合成。这种絮凝剂比其他絮凝剂具有更大的表面积，在桥联上有独特的优势。
杨爽[9]期刊中提到赵数发用淀粉丙烯酰胺复合材料对含油废水中的含油量有很好的去除率[10]。刘婷婷等人制备了含淀粉量高的淀粉丙烯酰胺复合材料以及阳离子改性淀粉丙烯酰胺复合材料，实验表明对造纸污水有很好的絮凝效果[11]。左可胜等用淀粉接枝丙烯腈制成了强吸水性的树脂，该材料在农林类方面应用广泛[12]。赵艳期刊中提到以玉米淀粉和GTA合成的改性阳离子絮凝剂对印染废水的脱色率达到96.4%[13]。杨波等人用淀粉丙烯酰胺复合材料对中性黄磷废水有较强的净化絮凝效果[14]。董锐等人用改性壳聚糖与凹凸棒土复配，对水中小球藻进行絮凝，最佳实验条件下絮凝率为98.8%[15]。Sumit Mishra通过微波生成自由基的方式合成丙烯酰胺淀粉复合材料，絮凝的效果良好[16]。
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