净水处理剂-阳离子淀粉（二）

工业淀粉气流烘干，使其含水量小于3%,称取60g放于装有高速搅拌机的混合器中。CHPTMA(异丙苯过氧化氢三甲氧基苯基氮基丙烷）30g溶于12mL水中，11gKOH溶于水中。两种溶液混合，以喷雾的方式加到混合器中，揽拌与淀粉混匀。混合物放于功率为800W的微波炉中加热5~6min,取出，用稀盐酸中和至pH为6.5~7.5,气流风干至含水量≤14%,即为产品。用90%的乙醇-水溶液洗涤，凯氏定氮法测定含氮量为2.2566%(未洗的含氮量2.3728%,原淀粉含氮量0.05%),取代度0.3429,有效转化率为95%。

干法制备阳离子淀粉加热过程一般是介质传递热量。由于淀粉中蓄含大量不流动的空气，构成一个保温层，使热量的传递速度很慢。即使在搅拌下进行反应，也需要1~1.5h。微波介电加热是电磁波作用于极性分子，使它发生振动和转动，电磁波转变成热能。当微波作用于反应物时，可加剧分子运动，提高分子的能量，降低反应的活化能，提高反应速度。微波介电加热几分钟就可以完成反应。用微波干法制备阳离子淀粉，操作简单，能耗低，试剂的转化率高。

微波辐射会产生"局部热点"，即体系的整体温度仍然很低，但某一个区域温度升得比较高。用单级微波炉介电加热，会产生局部热点，使反应物内部碳化，而外部达不到反应温度。使用时要注意调整物料在炉中的位置。采用多重微波炉可以解决"局部热点"问题。微波介电加热升温速度快，易造成不同的温度区域，使化学反应不均匀。如果采用间歇式加热，使热量有扩散、传导的时间，就可以避免局部过热，反应均匀进行。反应温度最好控制在85°C以下。用微波干法在于可制备取代度0.35~0.50的阳离子淀粉。

微波是一种频率为300MHz~300GHz之间的电磁波，属高频波段的电磁波，具有电磁波的特性。微波的热效与一般传统加热不同。后者是外部加热，通过表面能量吸收再传导到内部，前者是微波进入物体内部，分子在电磁场作用下极化，并随电磁场的变化而变化，产生高频振荡，这样极化分子本身的热运动和分子之间的相对运动会产生类似摩擦、碰撞、振动、挤压的作用，使所在体系能量增高并快速升温。这种能量转换方式是内外同时进行，瞬时可达到高温，能量损失小，控制方便。

微波技术应用在化学反应、化学分析和环境保护等领域，表现出节省能源和时间、简化操作程序、减少有机溶剂使用、提高反应速率和显著降低化学反应产生的废物对环境造成的危害等优点。采用微波干法合成，针对废水处理固液分离过程中大部分微细颗粒和胶体都带负电荷的特点，季铵盐型阳离子絮凝剂不仅具有优异的絮凝效果，而且还有一定的杀菌能力：对易得的天然高分子物淀粉进行季铵盐型阳离子改性及其絮凝性能的研究，使其兼具絮凝、杀菌等性质。

将阳离子醚化剂与NaOH水溶液按一定比例混合，迅速将混合物喷洒到淀粉上，充分混匀，放入微波炉反应完成后，取出一部分粗产品以无水乙醇洗涤数次，抽滤，50°C下干燥，即得季铵盐型阳离子淀粉。

产品检测

将阳离子淀粉絮凝剂配成0.5%的糊化液，用乌式黏度计测定其相对黏度。

用凯氏定氮法测定样品中氮的质量分数，并计算取代度(DS)。

在以市售高岭土配成1000mg/ml质量浓度的高浊度水和取自兴庆的湖水（主要是生活污水和工业废水）中分别投加配成各种质量浓度的阳离子淀粉絮凝剂糊化液，用GDS-3型光电式浊度仪测定浊度。

在烧杯中加入500mL的兴庆湖水，在搅拌条件下投加3mg/L的PAC助凝剂及4mg/L阳离子淀粉絮凝剂，进行混凝沉降。静置60min后，用细菌学检验法测定上清液细菌总数，计算杀菌率。

实际用途

得到阳离子絮凝剂和非离子型PAM、阳离子型PAM对印染废水进行絮凝效果的比较试验。结果表明，使用CSGM处理印染废水，比用其他两种絮凝剂具有更好的絮凝效果。它可以代替聚乙烯亚胺阳离子型高聚物，用作多种污水的絮凝剂和污泥脱水剂。

高级阳离子淀粉成本低，絮凝性能好，可用于污水处理。

新型的阳离子絮凝剂是一种网状长链的高分子物质，其分子链中所带的官能团多，吸附活性点多，用于污水处理厂二级污水处理，可缩短泥水分离的絮凝沉降过程。特别是在生化系统混合液中投加适量的絮凝剂，对进一步提高出水水质有显著效果，可为城市污水处理后的回用提供符合要求的水质。它对城市污水处理中的污泥脱水具有良好的促进作用，从而可减轻干化或脱水机械的负荷，污泥脱水后含水率减少，达到污泥脱水要求，为污泥进一步利用创造有利条件。

阳离子淀粉品种繁多，其中叔胺烷基醚和季胺烷基醚是主要的商品阳离子淀粉。

叔胺型接枝阳离子淀粉，该产品借助电中和与架桥作用，絮凝效果优异。以此法制得的接枝率60%的阳离子淀粉用于活性污泥脱水，投加量40mg/L,可使活性污泥含水率由95.3%降到73.3%。虽然叔胺型阳离子淀粉所用的阳离子剂成本低，但因其只在酸性能条件下呈阳离子性，其应用受到局限。

与叔胺型阳离子淀粉相比，季胺型阳离子淀粉的阳离子性较强，而且在酸性、中性、弱碱性环境中均呈阳电位，因此成为研究的重点。季胺型阳离子淀粉不仅有优异的絮凝效果，还有一定的杀菌、缓蚀能力，是一种很有前途的多功能水处理剂。