探討改性淀粉在重金屬廢水處理中的應(yīng)用

1、探討改性淀粉在重金屬廢水處理中的應(yīng)用摘要：淀粉是一種廉價的天然高分子材料，分子中含有活性羥基和糖苷鍵，用 物理、化學或生物方法對淀粉進行改性，生成一類淀粉衍生物一一改性淀粉，使 其吸附性、溶解性及其它性能發(fā)生改變，能很好的吸附重金屬。因此，本文綜述 了改性淀粉在處理重金屬廢水中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：改性淀粉；重金屬廢水；處理；應(yīng)用引言：天然高分子及其衍生物以其獨特的優(yōu)勢，越來越廣泛的被應(yīng)用在治理 重金屬離子廢水上。目前，研究和應(yīng)用的天然高分子主要分為天然有機高分子和 天然無機高分子兩大類；天然有機高分子主要有殼聚糖、淀粉、纖維素等；天然 無機高分子包括沸石、粘土、膨潤土等。文章將對改性淀粉在重金屬離

2、子廢水處 理中的應(yīng)用進行綜述。1、改性淀粉在在重金屬廢水處理中的作用淀粉及其衍生物因為來源廣，價格便宜，對環(huán)境安全等優(yōu)點成為污水處理的 重要物質(zhì)，而改性淀粉較天然淀粉具有更優(yōu)越的性能，是一種很有發(fā)展前途的新 型水處理劑。陽離子型淀粉衍生物絮凝劑無毒，易降解，可以與水中微粒起電荷 中和及吸附架橋作用，常被用來處理攜帶有負電荷的污水。絮凝劑陽離子淀粉醚，二（二乙氨基）均三嗪有高的絮凝劑能力，在時對陰 離子染料廢水的脫色率可高達，對酸性染料的絮凝能力可達，且對于有色廢水處 理，該絮凝劑可循環(huán)再利用。在許多研究中以（環(huán)氧丙基）三甲基氯化銨為醚化 劑引入到淀粉骨架上，合成一系列陽離子型淀粉衍生物絮凝劑，

3、這些陽離子型淀 粉衍生物絮凝劑都具有良好的絮凝效果。陰離子型淀粉絮凝劑也能用于污水處理， 它與重金屬離子生成難溶物沉淀，從水中去除重金屬離子。陰離子型淀粉醚曾在 日本、美國、德國等多個國家引起過相當?shù)闹匾?，得到了多種改性淀粉絮凝劑。 許多污水中同時含有正負電荷的懸浮顆粒與膠體，因此用兩性改性淀粉絮凝劑處 理污水常比單使用一種離子型絮凝劑更有效。HuiSong等合成了一種兩性淀粉聚 丙烯酰胺接枝共聚物，此兩性接枝共聚物對于多種工業(yè)廢水的處理效果特別好。2、改性淀粉在處理重金屬廢水中的應(yīng)用根據(jù)制備工藝的不同，處理廢水中重金屬的改性淀粉可分為氨基淀粉類、羧 基淀粉類、淀粉微球類、淀粉黃原酸酯類等。2

4、.1氨基淀粉類氨基淀粉類水處理劑一般是通過交聯(lián)、醚化、胺化等工藝而制得，具有去除 效率高、吸附速度快、無污染等優(yōu)點。氨基淀粉對重金屬吸附主要與氨基淀粉的 分子結(jié)構(gòu)相關(guān)，通過分子中的活性基團的配位螯合作用來完成。如淀粉與烯類單體的接枝共聚物是一種性能優(yōu)良的改性淀粉，廣泛用于水處 理、石油加工、造紙等行業(yè)。用水合肼對丙烯酸甲酯接枝淀粉進行改性，合成了 具有氨基功能團的氨基螯合淀粉，并用于對多種單一重金屬離子和混合重金屬離 子的去除，具有良好的吸附效果。以玉米淀粉為原料，通過雙醛淀粉與乙二胺反應(yīng)，制備氨基淀粉并將其負載 到膨潤土上。研究了氨基淀粉和氨基淀粉膨潤土復合物對Cu2+、Cr6+的吸附容量，

5、 結(jié)果表明，氨基淀粉相比復合物來說對Cu2+、Cr6+有較大的吸附容量。氨基淀粉對重金屬吸附良好，因為其性能穩(wěn)定，應(yīng)用范圍廣，發(fā)展?jié)摿Υ蟆?但不足之處在于吸附后吸附劑的再生以及成本較高，而且目前對這方面的研究不 多，今后應(yīng)加大吸附劑再生工藝的研究，以減少二次污染。此外，與其它改性技 術(shù)結(jié)合，可制得性能更為優(yōu)異的氨基淀粉類螯合。如硫代氨基淀粉黃原酸鹽 （DSX），吸附效果良好，能有效去除廢水中重金屬離子。2.2羧基淀粉類通過交聯(lián)、接枝等工藝可制備羧基淀粉類，具有操作簡便、溶劑用量少、原 料來源廣泛、再生重復使用時穩(wěn)定性好等特點。羧基淀粉衍生物吸附重金屬離子 的機理一般認為是重金屬離子與Na+或H

6、+交換競爭交聯(lián)淀粉側(cè)鏈上羧基的過程， 能有效地從水中去除重金屬。通過化學反應(yīng)過程將丙烯臘接枝到高交聯(lián)淀粉上， 接枝產(chǎn)物再經(jīng)皂化水解制得不溶性羧基淀粉接枝聚合物，發(fā)現(xiàn)羧基淀粉吸附重金 屬離子的容量隨pH值增大而增大。變性淀粉羧甲基淀粉（CMS）具有羧基所固有的鰲合、離子交換、多聚陰離 子的絮凝作用，也具有增稠、水分吸收、粘附性及成膜性等大分子溶液的性能。 通過一次羧甲基化制備了高取代度羧甲基玉米淀粉（CMCS），進一步得出高取代 度的羧甲基淀粉（CMCSa），在金屬鰲合方面的性質(zhì)要明顯優(yōu)于CMCS。羧基淀粉類是一種很有前途的新型高效重金屬離子脫除劑，然而CMS本身存 在的不耐鹽性、不耐高溫、抗剪

7、切性差等缺點使之難以滿足某些應(yīng)用領(lǐng)域的要求。 目前的研究熱點主要是對其復合改性，這也是今后的研究方向。但關(guān)于羧基淀粉 的交聯(lián)度、接枝率及接枝產(chǎn)物的皂化水解程度等因素對其鍵合重金屬離子的能力、 吸附行為的影響目前研究還較少，有待進一步研究。2.3淀粉微球類淀粉微球類一般采用物理法、化學法或反相微乳液法制備。淀粉微球含有大 量的活性基團，相當大的孔容積和比表面積、適度的膨脹度及良好的機械強度使 其具備優(yōu)良的吸附性能。淀粉微球有高度的選擇性吸附性，通過反相懸浮聚合法 合成交聯(lián)淀粉微球（CSMs），考察其靜態(tài)吸附，結(jié)果表明CSMs具有較好的選擇 吸附性。淀粉微球的選擇性吸附除了與活性基團、孔隙率、孔徑

8、大小與分布等微球結(jié) 構(gòu)有關(guān)，還與不同金屬電荷、離子半徑和外層電子排布及在配位的過程中受靜電 效應(yīng)、極化效應(yīng)、穩(wěn)定化能等因素有關(guān)。蘇秀霞等7以MBAA交聯(lián)淀粉微球為載 體，研究了 CSMs靜態(tài)吸附行為，結(jié)果表明，對金屬離子的吸附能力次序為 Cu2+Pb2+Cr3+，并且CSMs是一種選擇性吸附回收有毒金屬及廢水的吸附劑。淀粉微球與其它吸附劑相比有明顯的優(yōu)勢，是一種新的具有開發(fā)潛力和性能 優(yōu)良的吸附材料，但由于淀粉分子中存在的大量的氫鍵，造成淀粉易發(fā)生團聚， 致使其反應(yīng)性差，成球效果不好，導致合成工藝復雜，因此可以用其它陰離子醚 化劑將交聯(lián)和陰離子一步化，使陰離子淀粉微球制備工藝簡單，生成的淀粉微

9、球 選擇吸附性良好。2.4淀粉黃原酸酯類淀粉黃原酸酯類的制備工藝一般是先用環(huán)氧氯丙烷等與淀粉交聯(lián)，再使交聯(lián) 淀粉黃原酸化。交聯(lián)變性使淀粉分子間形成了緊密且可變形的立網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助 于對重金屬離子的絮凝和沉淀，并在廢水處理時無殘余硫化物，適用于多種工業(yè) 廢水的處理。淀粉黃原酸酯類有水溶性淀粉黃原酸酯（SSX）和不溶性淀粉黃原酸酯（ISX）。雖然兩者都能有效地去除廢水中的重金屬，但SSX對于重金屬離子的吸 附仍不能滿足排放標準，而ISX使用方便。制備了改性淀粉黃原酸酯捕集劑，并 對重金屬廢水有較好的吸附。再如王靜等制備ISX，通過研究表明，其吸附性良 好。淀粉黃原酸酯類是性能優(yōu)良的天然高分子有機改性絮凝劑，用于去除水體中 的重金屬陽離子。但是ISX制備流程比較復雜，產(chǎn)品不穩(wěn)定并有難聞的氣味，難 于儲存運輸，因此使用受到一定限制，且淀粉漿料在強堿中有很高的粘度，因此 在今后的工業(yè)化試驗研究中要解決攪拌、洗滌、過濾等方面的生產(chǎn)難題。結(jié)束語綜上所述，改性淀粉用于水處理過程具有原料來源廣、成本低、毒害性小、 產(chǎn)品易降解等優(yōu)點，對重金屬廢水具有更好的處理效果，這將是今后的