凈水處理劑-陽離子淀粉（二）

工業淀粉氣流烘干，使其含水量小于3%,稱取60g放于裝有高速攪拌機的混合器中。CHPTMA(異丙苯過氧化氫三甲氧基苯基氮基丙烷）30g溶于12mL水中，11gKOH溶于水中。兩種溶液混合，以噴霧的方式加到混合器中，攬拌與淀粉混勻。混合物放于功率為800W的微波爐中加熱5~6min,取出，用稀鹽酸中和至pH為6.5~7.5,氣流風干至含水量≤14%,即為產品。用90%的乙醇-水溶液洗滌，凱氏定氮法測定含氮量為2.2566%(未洗的含氮量2.3728%,原淀粉含氮量0.05%),取代度0.3429,有效轉化率為95%。

干法制備陽離子淀粉加熱過程一般是介質傳遞熱量。由于淀粉中蓄含大量不流動的空氣，構成一個保溫層，使熱量的傳遞速度很慢。即使在攪拌下進行反應，也需要1~1.5h。微波介電加熱是電磁波作用于極性分子，使它發生振動和轉動，電磁波轉變成熱能。當微波作用于反應物時，可加劇分子運動，提高分子的能量，降低反應的活化能，提高反應速度。微波介電加熱幾分鐘就可以完成反應。用微波干法制備陽離子淀粉，操作簡單，能耗低，試劑的轉化率高。

微波輻射會產生"局部熱點"，即體系的整體溫度仍然很低，但某一個區域溫度升得比較高。用單級微波爐介電加熱，會產生局部熱點，使反應物內部碳化，而外部達不到反應溫度。使用時要注意調整物料在爐中的位置。采用多重微波爐可以解決"局部熱點"問題。微波介電加熱升溫速度快，易造成不同的溫度區域，使化學反應不均勻。如果采用間歇式加熱，使熱量有擴散、傳導的時間，就可以避免局部過熱，反應均勻進行。反應溫度最好控制在85°C以下。用微波干法在于可制備取代度0.35~0.50的陽離子淀粉。

微波是一種頻率為300MHz~300GHz之間的電磁波，屬高頻波段的電磁波，具有電磁波的特性。微波的熱效與一般傳統加熱不同。后者是外部加熱，通過表面能量吸收再傳導到內部，前者是微波進入物體內部，分子在電磁場作用下極化，并隨電磁場的變化而變化，產生高頻振蕩，這樣極化分子本身的熱運動和分子之間的相對運動會產生類似摩擦、碰撞、振動、擠壓的作用，使所在體系能量增高并快速升溫。這種能量轉換方式是內外同時進行，瞬時可達到高溫，能量損失小，控制方便。

微波技術應用在化學反應、化學分析和環境保護等領域，表現出節省能源和時間、簡化操作程序、減少有機溶劑使用、提高反應速率和顯著降低化學反應產生的廢物對環境造成的危害等優點。采用微波干法合成，針對廢水處理固液分離過程中大部分微細顆粒和膠體都帶負電荷的特點，季銨鹽型陽離子絮凝劑不僅具有優異的絮凝效果，而且還有一定的殺菌能力：對易得的天然高分子物淀粉進行季銨鹽型陽離子改性及其絮凝性能的研究，使其兼具絮凝、殺菌等性質。

將陽離子醚化劑與NaOH水溶液按一定比例混合，迅速將混合物噴灑到淀粉上，充分混勻，放入微波爐反應完成后，取出一部分粗產品以無水乙醇洗滌數次，抽濾，50°C下干燥，即得季銨鹽型陽離子淀粉。

產品檢測

將陽離子淀粉絮凝劑配成0.5%的糊化液，用烏式黏度計測定其相對黏度。

用凱氏定氮法測定樣品中氮的質量分數，并計算取代度(DS)。

在以市售高嶺土配成1000mg/ml質量濃度的高濁度水和取自興慶的湖水（主要是生活污水和工業廢水）中分別投加配成各種質量濃度的陽離子淀粉絮凝劑糊化液，用GDS-3型光電式濁度儀測定濁度。

在燒杯中加入500mL的興慶湖水，在攪拌條件下投加3mg/L的PAC助凝劑及4mg/L陽離子淀粉絮凝劑，進行混凝沉降。靜置60min后，用細菌學檢驗法測定上清液細菌總數，計算殺菌率。

實際用途

得到陽離子絮凝劑和非離子型PAM、陽離子型PAM對印染廢水進行絮凝效果的比較試驗。結果表明，使用CSGM處理印染廢水，比用其他兩種絮凝劑具有更好的絮凝效果。它可以代替聚乙烯亞胺陽離子型高聚物，用作多種污水的絮凝劑和污泥脫水劑。

高級陽離子淀粉成本低，絮凝性能好，可用于污水處理。

新型的陽離子絮凝劑是一種網狀長鏈的高分子物質，其分子鏈中所帶的官能團多，吸附活性點多，用于污水處理廠二級污水處理，可縮短泥水分離的絮凝沉降過程。特別是在生化系統混合液中投加適量的絮凝劑，對進一步提高出水水質有顯著效果，可為城市污水處理后的回用提供符合要求的水質。它對城市污水處理中的污泥脫水具有良好的促進作用，從而可減輕干化或脫水機械的負荷，污泥脫水后含水率減少，達到污泥脫水要求，為污泥進一步利用創造有利條件。

陽離子淀粉品種繁多，其中叔胺烷基醚和季胺烷基醚是主要的商品陽離子淀粉。

叔胺型接枝陽離子淀粉，該產品借助電中和與架橋作用，絮凝效果優異。以此法制得的接枝率60%的陽離子淀粉用于活性污泥脫水，投加量40mg/L,可使活性污泥含水率由95.3%降到73.3%。雖然叔胺型陽離子淀粉所用的陽離子劑成本低，但因其只在酸性能條件下呈陽離子性，其應用受到局限。

與叔胺型陽離子淀粉相比，季胺型陽離子淀粉的陽離子性較強，而且在酸性、中性、弱堿性環境中均呈陽電位，因此成為研究的重點。季胺型陽離子淀粉不僅有優異的絮凝效果，還有一定的殺菌、緩蝕能力，是一種很有前途的多功能水處理劑。