近年来，合成有机聚合物絮凝剂由于其大分子量的结构特征和分子链上的许多官能团而在市场上具有绝对优势。然而，随着石油产品价格的持续上涨，使用它们的成本也随之增加，并且由于残留单体的毒性而使用合成有机聚合物絮凝剂限制了它们在水处理中的使用。
自1970年代以来，美国，英国，日本和印度将其天然聚合物资源与化学改性有机聚合物絮凝剂的开发相结合。与合成有机高分子絮凝剂相比，改性天然高分子絮凝剂具有选择性高，无毒，价格低廉的显着特点。
在许多天然改性的聚合物絮凝剂中，淀粉改性的絮凝剂的研究和开发特别引人注目。由于淀粉来源广泛，价格低廉且产品可以完全生物降解，因此自1980年代以来，改性淀粉絮凝剂的发展已显示出显着的增长势头。美国，日本，英国等国家在废水处理方面，中国已开始使用淀粉衍生物絮凝剂。近年来，中国在水处理絮凝剂淀粉衍生物的研究上也取得了长足的进步。
1.淀粉衍生物絮凝剂的研究现状
淀粉分子具有许多羟基。通过这些羟基的醚化，氧化，酯化，交联，接枝共聚和其他化学修饰，活性基团大大增加，聚合物具有支链结构，絮凝基团得以分散。因此，悬浮系统中的颗粒物具有更强的捕获和促进作用。改性淀粉絮凝剂本质上是相对稳定的，并且可以被生物降解而不会对环境造成二次污染，从而降低了对污水的后续处理的压力。
淀粉衍生物絮凝剂有四种主要类型。
1.1阳离子淀粉衍生物絮凝剂
阳离子淀粉衍生物絮凝剂可以中和电荷并吸收与水中颗粒的桥连作用，从而使系统中的颗粒不稳定和絮凝，并有助于沉淀，过滤和脱水。对无机物悬浮液或有机物悬浮液具有良好的净化效果。它具有宽的pH范围，低剂量和低成本。阳离子淀粉是在碱性介质中通过胺化合物与淀粉的羟基之间的亲核取代反应直接获得的。
D.Sableviciene等。以N-（2,3-环氧丙基）三甲基氯化铵（CHPTAC）为醚化剂，合成了高度取代的马铃薯阳离子淀粉，并用于处理50 g / L的高浊度水，实验结果表明阳离子在相同剂量下，取代度为0.27至0.32的淀粉絮凝剂具有最佳絮凝效果。
S.Pal等。将CHPTAC引入淀粉主链。一系列合成阳离子淀粉对二氧化硅悬浮液具有良好的絮凝效果，且絮凝效果随CHPTAC链的增长而增加。王晨等。使用CHPTAC作为醚化剂制备取代度为0.32的玉米阳离子淀粉。对高浊度高岭土悬浮液的絮凝试验结果表明，在相同剂量下，阳离子淀粉絮凝剂的絮凝效果与聚丙烯酰胺相当。阳离子改性的絮凝剂可以通过将乙烯基单体和淀粉的接枝共聚物阳离子化来制备。
以硝酸铈铵铵为引发剂，将玉米淀粉与丙烯酰胺接枝共聚，再加入甲醛和二甲基胺进行阳离子化，得到阳离子淀粉絮凝剂。使用该絮凝剂处理印染废水取得了良好的效果。
邱兆荣等以淀粉，丙烯酰胺和环氧丙基三甲基氯化铵为原料合成了高密度阳离子聚合物絮凝剂F2。已发现，分子量为66万的F2对石油污水的澄清效果要好于分子量为800万的常用聚丙烯酰胺絮凝剂。潘松汉等。以木薯淀粉为原料，通过两步法合成阳离子淀粉絮凝剂。阳离子淀粉絮凝剂在处理洗煤废水方面具有比煤聚丙烯酰胺更好的沉降速率和更高的透光率。
1.2阴离子淀粉衍生物絮凝剂
阴离子淀粉可以从水中除去重金属离子，并且可以与许多高价金属离子形成不溶性盐。
1.2.1含羧基淀粉
羧甲基淀粉和氧化淀粉具有诸如含羧基聚合物化合物固有的螯合，离子交换，絮凝和酸功能等性质，并且可以与重金属离子，钙离子等形成沉淀。
BS Kim等以玉米淀粉，三氯氧化磷和氯乙酸钠为原料合成的交联羧甲基淀粉。它用于处理铜，铅，镉和汞废水。铜的去除率达到80％以上。 镉，汞的去除率大于99％。使所有易于使用的高度交联的淀粉与氯乙酸反应，以获得在淀粉主链上包含羧甲基的羧甲基交联淀粉（CCMS）。 CCMS具有出色的吸附重金属离子的能力，可以回收再利用。
D.K. Kweon等。研究了氧化淀粉对铜，锌，铅和镉的吸附作用。结果表明，在相同条件下，氧化淀粉对铜离子的吸附效果最好。作者以玉米淀粉为主要原料合成了交联的氧化淀粉，交联的羧甲基淀粉和氧化的羧甲基淀粉阻垢剂，脱钙率大于93％。
1.2.2淀粉黄药
淀粉黄药是1970年代开发的淀粉衍生物，主要用于处理含重金属的废水。可以通过在碱性介质中将淀粉与二硫化碳磺化获得黄原酸淀粉。
张树元用淀粉黄药处理含镍电镀废水。镍去除率达到95％以上，镍的残留质量浓度小于0.2 mg / L，低于国家排放标准。王爱明用表氯醇交联淀粉，用氢氧化钠，二硫化碳和硫酸处理交联淀粉，得到不溶性黄原酸酯，再用过氧化氢作为氧化剂制备不溶性淀粉黄原酸二硫化物，是一种高效重质金属去除剂。邓在辉使用不溶性黄原酸酯（ISX）处理含铜废水。实验表明，当ISX加入量为理论用量的1.4倍时，在室温下搅拌反应40分钟，Cu2 +的去除率可达到97％以上。废水中的Cu2 +小于0.2 mg / L。
以玉米淀粉为底物，与丙烯腈接枝共聚，经水解得到弱阴离子型絮凝剂，再经羧甲基化和磺化合成强阴离子型天然高分子改性絮凝剂。 SAH。将SAH用于印染废水和造纸废水的处理，COD去除率和浊度去除率均达到90％以上，并取得了良好的絮凝效果。另外，磷酸淀粉也可以用作絮凝剂。林红梅等。研究了磷酸淀粉/多胺复合絮凝剂对废水脱墨的影响。磷酸淀粉/多胺复合材料对脱墨废水具有优异的絮凝性能。用于聚丙烯酰胺，硫酸铝和多胺。
1.3非离子淀粉衍生物絮凝剂
1.3.1淀粉接枝
引发剂作用下淀粉链与乙烯基单体的接枝共聚是淀粉改性制备可生物降解高分子材料的重要途径之一。在过去的20年中，国内外研究人员在该领域取得了突破性进展。为了使淀粉与合适的活性基团连接并成为理想的改性淀粉絮凝剂，引发剂的选择是接枝共聚的关键。国内外许多学者对将乙烯基单体接枝淀粉进行了大量的实验。合成的淀粉接枝丙烯酰胺共聚物和支链淀粉接枝丙烯酰胺共聚物，对非焦煤悬浮液的处理效果显着，淀粉接枝丙烯酰胺共聚物的接枝率比支链淀粉丙烯酰胺共聚物的絮凝效果好。使用Ce（Ⅳ）作为引发剂进行淀粉接枝丙烯酰胺共聚。淀粉的接枝率高达94.9％，支链的相对分子量大于300万。各种工业废水的絮凝效果不小于聚丙烯酰胺。使用60Co-γ射线预辐射制备了淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物，并将其用作絮凝剂处理生活污水。最佳剂量浓度为10 mg / L，可作为一个过程使用。控制参数；接枝具有良好的絮凝和沉降性能。添加3分钟后，有明显的絮凝，且絮凝物具有良好的粗沉降特性。治疗效果优于国产聚丙烯酰胺。用工业淀粉与丙烯酰胺反应制得改性淀粉HD-6，用于处理吉林油田的碳酸盐类废水，胜利油田的低矿化废水，江汉油田的高矿化废水，中原油田的炼油厂“瘦身”废水的综合评价废水处理效果，化学毒性和经济可行性均优于聚丙烯酰胺水处理剂。
1.3.2糊精
糊精可用作絮凝剂或抑制剂。浮选金矿石时，添加糊精可以提高矿物的浮选性，并提高浮选的选择性。煤炭和焦砂开采经常伴有大量污泥。糊精用作絮凝剂以沉降污泥。
1.4两性淀粉衍生物絮凝剂
两性淀粉絮凝剂在分子上同时具有阴离子和阳离子基团。与仅包含一种电荷的阴离子或阳离子淀粉相比，其性能更为独特。例如，用作絮凝剂的两性聚合物淀粉由于其应用特性，例如适合阴离子和阳离子共存的污染系统，广泛的pH值和良好的耐盐性，已成为国内外的研究热点。特别是近十年来，水溶性两性聚合物在水处理行业中的应用取得了长足的进步，主要用于染料废水的脱色，污泥脱水剂和金属离子螯合剂。目前，国外对两性聚合物水处理剂研究较多的国家是美国，德国，法国和日本。中国两性聚合物水处理剂的研究起步较晚。只有少数单位进行了实验研究。没有工业产品。
通过使淀粉的葡萄糖单元中的羟基与阴离子和阳离子基团反应获得两性淀粉的制备。阴离子基团通常由羧基，膦酰基或磺酸基组成，而阳离子基团主要由季铵基组成。邹新义首先将淀粉与环氧乙烷交联，然后与氯乙酸和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵反应制备两性淀粉螯合剂。重金属离子具有很强的吸附能力和较高的吸附能力，因此有望用于电镀废水，矿物和冶金行业中，以提取重金属离子和进行污水处理。同时，您可以查看中国污水处理工程网的更多技术文档。
以天然高分子植物粉末F691为原料，通过羧甲基化，接枝共聚和曼尼希三步合成两性天然高分子改性絮凝剂CGWLC。造纸混合污泥的脱水实验表明，在10-20 mg / L的范围内，对造纸混合污泥具有较好的絮凝和脱水作用，可以明显提高污泥的沉降性能和过滤性能。脱水性能优于阳离子聚丙烯酰胺。 Ma Xichen等人以淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物为原料。通过曼尼希反应和水解反应合成具有阴离子和阳离子基团的两性聚合物絮凝剂。与部分水解的聚丙烯酰胺相比，该产品对印染和造纸废水的浊度和COD去除率更高。
2.问题
近年来，我国淀粉衍生物絮凝剂的研究与开发取得了长足进展，已合成出一系列环保絮凝剂。但是，与发达国家相比，差距仍然很大，并且仍然存在以下问题。
2.1进行机理研究
我国淀粉衍生物絮凝剂品种少，质量不稳定，生产工艺落后，成本高。因此，我们应充分利用中国丰富的淀粉资源，继续加强对变性淀粉絮凝剂的研究。在对淀粉进行理化改性的同时，应更加系统，全面地进行机理研究，掌握其微观结构，使其不仅具有絮凝功能，而且还具有缓蚀，缓蚀等多种功能。阻垢。满足复杂多变的水质条件的需求。
2.2性能
我国淀粉改性絮凝剂的实际应用还存在一些不足，特别是对水处理工艺的研究较少。由于影响絮凝剂絮凝效果的因素多种多样，除了絮凝剂本身的性质和结构特征外，还与水处理工艺密切相关，如絮凝剂的用量，溶液的pH，温度，离子性等。强度和絮凝时间，搅拌时间和强度会影响絮凝效果。因此，今后应加强对絮凝处理工艺的研究，优化絮凝剂产品，开发更有效的絮凝剂。
2.3价格
目前，改性淀粉絮凝剂的价格是普通絮凝剂产品价格的3至8倍，尽管在现有的天然高分子絮凝剂中，改性淀粉絮凝剂最有希望维持与普通絮凝剂相同的价格。但是，目前，国内外改性淀粉絮凝剂的价格远远高于普通絮凝剂，其使用受到限制。因此，淀粉絮凝剂仍然难以进入水处理行业。由于淀粉的价格便宜，改性淀粉絮凝剂是天然高分子絮凝剂中成本最低的。随着研究的深入，改性淀粉絮凝剂和普通絮凝剂的价格已经相当有可能。
上述方面是国内外改性淀粉絮凝剂研究中亟待解决的问题。为了进一步改进变性淀粉絮凝剂的生产工艺，改进工艺，提高变性淀粉絮凝剂的性价比，是变性淀粉絮凝剂的研究与开发趋势。
展望
改性淀粉絮凝剂的潜在市场是巨大的。当前，改性淀粉絮凝剂在水处理行业中约占絮凝剂总产量的0.1％。作为新一代的环保材料，开发改性淀粉絮凝剂对环境保护和可再生资源的利用具有重要意义。改性淀粉絮凝剂的生产以淀粉为原料，可以减少对石油的依赖，促进农业经济的发展。改性淀粉絮凝剂可在自然环境中被生物降解，并最终分解为二氧化碳和水，而对环境没有任何污染。随着对絮凝剂产品需求的增加以及人们对环境保护的认识的提高，淀粉衍生物絮凝剂的研究与开发前景十分广阔。
