淀粉接枝聚合物

丙烯酰胺（合成聚丙烯酰胺的原料）

丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质

单体在室温下很稳定，但当处于熔点（84~85度）或以上温度、氧化条件以及在紫外线的作用下很容易发生聚合反应。当加热使其溶解时，丙烯酰胺释放出强烈的腐蚀性气体和氮的氧化物类化合物，所以加入丙烯酰胺之前要通氮气出去溶液中的氧气。

淀粉

是脱水葡萄糖单元聚合物，淀粉改性絮凝剂的研究与开发主要着眼于其链节单元上的游离羟基。淀粉的接枝共聚物是一类新型的高分子材料，以亲水性、半刚性的淀粉大分子为骨架，着眼于其链节单元上的游离羟基，与烯类单体共聚反应，通过引入不同的官能团和调节亲水、亲油链段结构的比例，使其具有多糖化合物、分子间作用力和反应性，又有合成高分子的机械与生物作用的稳定性和线性法结构的展开能力。因此，在纺织、造纸、油田化学品、降解地膜、高分子絮凝剂、吸水材料、塑料等方面的实际应用中具有优异的性能。

制备

称取一定量的玉米淀粉，加入100m L蒸馏水，在8085℃糊化1h，冷却至25℃以下，加入丙烯酰胺，通氮气除氧气20min后，加入适量的硫酸铈铵，反应在50℃的水浴中进行3h，制得淀粉一丙烯酰胺接枝物(FSM)。反应后加水配成4%的胶液备用，同时取部分产品经提纯处理后进行红外光谱检测。

絮凝原理

絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种. 前者假设粒子以明确的化学结构凝集,并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态. 后者则是由于存在双电层及某些物理因素,当加入与胶体粒子具有不同电性的离子溶液时,会发生凝结作用.当发生凝结作用时,胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和,不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒. 当加入絮凝剂时,它会离子化,并与离子表面形成价键. 为克服离子彼此间的排斥力,絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞,当粒子逐渐接近时,氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒. 碰撞一旦开始,粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集,较大颗粒粒子从水中分离而沉降[2 ] .

聚丙烯酰胺

在合成有机高分子絮凝剂中聚丙烯酰胺(PAN) 的应用是最多的.

聚丙烯酰胺是一种线性的水溶性聚合物,是水溶性聚合物中应用最为广泛的品种之一. 它是由丙烯酰胺聚合而成,因此在其分子的主链上带有大量的侧基———酰胺基. 酰胺基的化学活性很大,可以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物. 酰胺基的独特之处还在于它能与多种氢键的化合物结合. 这样,聚丙烯酰胺不仅具有一系列衍生物,而且具有多种宝贵的性能,如絮凝、增粘(稠) 性、表面活性[2 ] .

天然有机高分子改性絮凝剂

天然有机高分子改性絮凝剂包括淀粉、纤维素、含胶植物、多糖类和蛋白质等类的衍生物.天然有机高分子改性絮凝剂由于原料来源广泛、价格优廉、无毒、易于生物降解等特点,显示了良好的应用前景.

变性淀粉一般可分为非离子型变性淀粉、阳离子型变性淀粉、阴离子型变性淀粉、两性变性淀粉和复合变性淀粉等

丙烯酰胺接枝淀粉

淀粉接枝共聚物是以亲水的、半刚性的淀粉大分子为骨架，与柔性的聚丙烯酰胺支链相配合形成的接枝共聚物，其在水中充分溶胀，有很大的分子空间体积和细长支链，使其具有比聚丙烯酰胺更大的絮凝能力，较强的适应能力和稳定性。因其聚合物侧链基团与许多物质亲和、吸附，形成氢键；或这种侧链与被絮凝物质形成物理交联状态，使被絮凝物质沉淀下来，常用于处理印染废水中的染料、造纸厂废水的短纤维及其他悬浮物。如唐宏科等研究了阳离子淀粉与丙烯酰胺接枝共聚反应制备阳离子型絮凝剂的工艺，并用硅藻土悬浊液及实际水样对产物的絮凝性能进行了考察。研究发白水的絮凝效果更好。单纯丙烯酰胺接枝淀粉的絮凝效果不太理想，近年来众多研究趋向于淀粉接枝丙烯酰胺共聚物与其他絮凝剂的复合应用，或者将其再进行二次变性以适应工业需求。

综合

淀粉类絮凝剂的研究进展来看，非离子型生产成本低，但处理效果不理想；阴离子型只对金属离子效果显著；两性型则合成成本较高，且工艺复杂；阳离子型处理范围广，但现有的醚化剂种类少，成本高且性质不稳定，一定程度上制约了其发展；复合型则处于实验研究阶段。淀粉类絮凝剂的研究热点更多的集中于合成和絮凝条件的优化，对淀粉絮凝机理和絮凝效果综合评价等方面的研究较少。因此淀粉类絮凝的研究应注意以下几点：在研究新型合成工艺的同时，应尽量简化工艺流程，优化操作参数，以降低生产成本；采用不同类型絮凝剂混合使用，以优化絮凝效果；应加大淀粉絮凝理论研究为产品研发提供支持；注意对水处理的综合评价以适应环境保护的需要.