淀粉黄原酸酯的合成及应用研究开题报告

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1、开题报告淀粉黄原酸酯的合成及应用研究1选题的背景和意义随着现代工业的高速发展，重金属废水的排放量日益增大，工农业废水、城市生活污水及各种采矿废水均含有大量的重金属，重金属废水危害巨大且不容易处理。早在50年代初期，重金属的环境污染问题就引起世界各国的普遍关注。特别是发生在日本的由汞污染引起的“水俣病”和由镉引起的“骨痛病”事件、以及在欧洲一些国家陆续发现重金属污染产生的严重后果，使得关于重金属污染与防治的研究倍受重视。淡水或海洋中的水生生物对水体中的重金属相当敏感，即使低浓度的废水也会对它们构成威胁；重金属废水影响鱼类和水生生物生长

2、，妨碍渔业生产；重金属废水排入土壤，植物体内重金属逐渐累积，植物生长发育受阻甚至死亡，造成农林业减产；人吃了在重金属污染的土壤上种出来的农作物，很容易受到重金属的毒害，导致各类疾病。目前已开发应用的重金属废水处理方法主要有三种[1]：第一种是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法、高分子重金属捕集剂法等；第二种是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、离子交换等方法；第三种是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累

3、、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。其中高分子重金属捕集剂法因高分子重金属捕集剂能在常温和很宽的pH值条件范围内，与废水中的Cu2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各种重金属离子进行化学反应，并在短时间内迅速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀，从而达到从水中去除重金属离子的作用而被广泛关注。近年来，合成高分子重金属捕集剂由于具有相对分子质量大、分子链官能团多的结构特点，在市场占绝对优势。但随着石油产品价格不断上涨，其使用成本也相应增加，并且合成

4、类高分子重金属捕集剂由于残留单体的毒性，也限制了其在水处理方面的应用。20世纪70年代以来，美、英、日和印度等国结合本国天然高分子资源，开展了化学改性有机高分子重金属捕集剂的研制工作。经改性后的天然高分子絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂相比，具有选择性大、无毒、价廉等显著特点。5在改性天然高分子重金属捕集剂的众多研究方向中，淀粉改性捕集剂的研究开发最引人注目，因为淀粉不仅资源广，价格低廉，产物完全可以被生物降解，在自然界形成良性循环，而且与其它高分子改性捕集剂相比，它的水溶性良好，更适合作重金属捕集剂。因此，进入20世纪80年代以来，改

5、性淀粉重金属捕集剂的研制开发呈现出明显的增长势头，美、日、英等国家在废水处理中已开始使用淀粉衍生物重金属捕集剂[2]，近几年，我国研究淀粉衍生物作为重金属捕集剂也已取得了较大的进展。但与国外发达国家相比还存在较大差距，主要存在以下问题：1）淀粉衍生物重金属捕集剂品种少、质量不稳定、生产工艺落后、成本高；2）对淀粉改性重金属捕集剂的实际应用还存在一些不足,尤其是对水处理工艺研究较少；3）目前国内外的改性淀粉重金属捕集剂的价格都较普通重金属捕集剂高许多,推广使用受到限制。嘉兴市地处长三角，工业发达，本地的工业污水排放量大，印制板制造、矿

6、山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水都含有种类、含量以及存在形态各异的重金属，其中金属部件的电镀和其他化学、电化学表面处理产生的重金属废水占机械制造业废水总量的30-50％[3]，同时嘉兴周边农业发达，淀粉资源丰富。在此背景下，本项目拟开发适合特定重金属废水的系列改性淀粉类重金属捕集剂并确定其对应的水处理工艺条件，在优化产品性价比的同时进行市场推广。该项目的实施对改善嘉兴水质，保障嘉兴及周边地区的农林渔业的健康发展和人民生活，促进社会可持续发展都具有积极意义。2相关研究的最新成果及动态淀粉存在于许多植物的种子

7、、茎和块根中。据统计，自然界天然碳水化合物中淀粉的年产量达5000亿吨，资源十分丰富。由于淀粉分子带有很多羟基，可以通过这些羟基的酯化、醚化、氧化、交联反应以及淀粉与丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等人工合成高分子单体进行接枝共聚等来改变淀粉的性质。其中淀粉黄原酸酯是作重金属捕集剂的改性淀粉之一。将天然淀粉采用乙酰化交联、酯化交联或醚化交联，再进行黄原酸化，就可以得到不溶性交联淀粉黄原酸酯(ISX)。这是70年代发展起来的产品，Wing.R.E.等[4]合成并将其用于处理金属废水，可以与许多高价金属离子生成难溶性盐类，可用于电镀、采矿、黄铜

8、冶炼等工业废水中重金属离子的去除。张淑嫒等[5]将ISX用来处理含镍电镀废水，脱除率达到95％以上，镍残余浓度小于0.2mg.L-1，低于国家规定的排放标准。王爱明[6]将淀粉用环氧氯丙烷交联，交联淀粉用氢氧化钠、二硫化碳、硫酸处理，