改性淀粉絮凝劑在工業廢水處理中的應用進展

楊 爽（沈陽市環境技術評估中心，遼寧沈陽 110014）

改性淀粉絮凝劑在工業廢水處理中的應用進展

楊 爽
（沈陽市環境技術評估中心，遼寧沈陽 110014）

介紹了目前改性絮凝劑的種類，對其在工業廢水處理中的應用進行了綜述，并指出了改性淀粉絮凝劑在應用中存在的問題以及其應用前景。

改性淀粉；絮凝劑；工業廢水處理；應用

在水處理技術中，絮凝沉淀法是一種被廣泛應用且必不可少的技術，而絮凝劑又是絮凝沉淀處理效果好壞的關鍵。隨著社會對環保重視程度的提高，天然有機高分子絮凝劑以其對人體危害小、可生物降解的特性被環保界所重視［1］，并且因其具有來源廣泛、價格便宜、無毒、分子量分布廣及活性基團多等諸多優點正逐步成為絮凝劑的主要研究與應用方向。改性淀粉絮凝劑的研究可以追溯到1941年，WERaybould發現了堿化淀粉的絮凝性能［2］；進入20世紀80年代以來，改性淀粉絮凝劑的研制開發呈現出明顯的增長勢頭，美、日、英等國家在廢水處理中已開始使用淀粉衍生物絮凝劑，近幾年，我國研究淀粉衍生物作為水處理絮凝劑也已取得了較大的進展［3］。

1 改性淀粉的種類

淀粉是一種多羥基高分子化合物，易于化學改性，通過醚化、氧化、酯化、交聯、接枝共聚等反應，可使其活性基團增加，支鏈分子上具有不同的電性，網捕、電中和等作用增加，使改性淀粉具備絮凝作用。根據改性淀粉的支鏈分子具備的不同電性，改性淀粉絮凝劑可分為不同種類。

1.1 陽離子型改性淀粉絮凝劑

陽離子淀粉是在堿性介質中，由胺類化合物與淀粉的羥基直接發生親核取代反應而得到的。陽離子型改性淀粉絮凝劑可與水中微粒起電荷中和與吸附架橋的作用，從而使體系中的微粒脫穩、絮凝和沉降，降低水中的濁度、重金屬離子以及部分有機物等。

1.2 陰離子型改性淀粉絮凝劑

淀粉陰離子改性絮凝劑的制得主要是通過酯化、交聯等反應，使淀粉或淀粉共聚物陰離子化，進而得到陰離子型改性淀粉絮凝劑。陰離子淀粉絮凝劑可以從水中除去重金屬離子，并可與許多高價金屬離子生成難溶性鹽，從而達到更好的絮凝效果［4］。

1.3 非離子型改性淀粉絮凝劑

非離子型改性淀粉絮凝劑可分為非離子型丙烯酰胺接枝淀粉絮凝劑和羥丙基淀粉絮凝劑［5］。非離子型丙烯酰胺接枝淀粉是在半剛性的淀粉分子鏈上接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈，在水中溶脹后具有很大的體積和很長的直鏈［6］，具有一定的吸附架橋性能，但該種改性淀粉絮凝劑在實際生產當中的應用效果并不是很好。同樣為非離子型改性淀粉絮凝劑的羥丙基淀粉絮凝劑在實際應用中的效果也不是十分理想。目前，部分研究學者通過非離子型丙烯酰胺接枝淀粉絮凝劑與其他無機絮凝劑復配來改善絮凝效果［7］。

1.4 兩性淀粉絮凝劑

兩性淀粉絮凝劑是指同時具有陽離子和陰離子特征基團的改性淀粉，因其能夠同時具有捕捉帶負電荷的懸浮粒子和架橋助凝作用，對不同基團均具備較好的吸附性能而得到理想的絮凝效果［8］。

2 改性淀粉絮凝劑在工業廢水處理中的應用

2.1 在處理含油廢水中的應用

含油廢水的來源很廣，在石油工業的各生產過程及石油化學工業生產過程中都會產生大量含油廢水［9］，絮凝法是一種常見的含油廢水處理技術。劉貴毅［10］等人用玉米淀粉與氫氧化鈉、三氯化鋁和無水碳酸鈉制得改性淀粉絮凝劑，對含油廢水進行處理取得了較好的效果。范洪波［11］通過共聚反應合成了玉米淀粉改性絮凝劑CSF，對江蘇某油田的含油廢水取得了較好的處理效果。趙樹發［12］等人利用硝酸鈰銨為引發劑，對淀粉進行糊化并與丙烯酰胺發生共聚反應，制成的淀粉改性高分子絮凝劑對含油廢水中含油量進行處理取得了較高的去除率。

2.2 在處理印染廢水中的應用

印染廢水主要由退漿廢水、煮練廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水等組成，且成分復雜，可生化性差，是當前國內外公認的較難處理的工業廢水之一［13］。馬永梅等人［14］采用玉米淀粉為原料制備陽離子淀粉絮凝劑，該淀粉絮凝劑在與聚丙烯酰胺復配處理印染廢水時，對色度和COD都得到了較高的去除率。張倩倩［15］等以玉米淀粉和異丙醇在無催化劑的條件下合成陽離子淀粉絮凝劑，對活性染料的色度去除率最高達到97.1％、COD去除率達到83.3％。聶新衛等人［16］進行了硼泥-改性淀粉絮凝劑處理印染廢水的實驗研究，其研究結果表明，該絮凝劑在處理印染廢水時能有效降低廢水體系濁度。

2.3 在處理造紙廢水中的應用

造紙工業是我國環境污染的主要行業之一。造紙工業廢水可以分為黑液（制漿廢水）、中段廢水（包括洗漿廢水和漂白廢水）、白水（抄紙廢水）以及目前較多的廢紙再生廢水［17］。莊云龍等人［18］對淀粉接枝聚丙烯酰胺絮凝劑在處理造紙廢水方面進行了研究，研究表明，該絮凝劑對處理廢紙脫墨廢水有較好的處理效果。張光華等人［19］以丙烯酰胺和淀粉為原料，制得淀粉丙烯酰胺陽離子接枝共聚物（簡稱SAM），另加入陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨制得另一接枝共聚物（C-SAM），研究表明，淀粉、丙烯酰胺以及陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨在特定的質量比時，兩種接枝共聚物對造紙白水有比較理想的絮凝效果。唐宏科等人［20］利用淀粉和聚丙烯酰胺制的共聚物，并加入一定量的甲醛和二甲胺發生Mannich反應，得到改性淀粉絮凝劑對造紙白水等廢水具有良好的絮凝效果。

2.4 處理其他廢水的應用

隨著近年來國內外學者對于改性淀粉絮凝劑的研制開發越來越關注，改性淀粉絮凝劑處理工業廢水的范圍也愈加廣泛。改性淀粉絮凝劑在處理焦煤懸浮液、煤礦井廢水以及洗羊毛廢水等諸多的工業廢水處理中均取得了良好的處理效果［21-23］。

3 問題與展望

（1）目前多數的改性淀粉絮凝劑均處于實驗室應用研究階段，缺少在實際生產中的應用。

（2）淀粉改性絮凝劑的生產成本較高，因此相比普通絮凝劑的價格也就偏高，限制了改性淀粉絮凝劑的推廣與應用。

（3）影響淀粉改性絮凝劑使用效果的因素較多，如廢水的pH值、溫度以及絮凝時間等。盡管改性淀粉絮凝劑應用存在著一些問題，但通過進一步加大工業化應用研發力度，降低使用成本，改善改性淀粉絮凝劑的性能，其應用前景與市場還是廣闊和巨大的。同時，改性淀粉絮凝劑作為一種綠色、環保的化學水處理試劑，對環境保護和資源再生利用都有著重要的意義。

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ApplicationandProgressofModifiedStarchFlocculants TreatingIndustrialWastewater

YANGShuang
（ShenyangProvincialAppraisalCenterforEnvironmentalEngineering，ShenyangLiaoning110014，China）

Thetypesofmodifiedstarchflocculantswereintroducedandreviewedaswellastheirapplicationtoindustrialwastewatertreatment.Thechallengesandfuturedevelopmentofapplyingthemodifiedstarchflocculants werepresented.

modifiedstarch；flocculants；industrialwastewatertreatment；application

X703

A

1673-9655（2015）03-0081-03

2015-01-15