改性淀粉絮凝剂在工业废水处理中的应用进展

杨 爽（沈阳市环境技术评估中心，辽宁沈阳 110014）

改性淀粉絮凝剂在工业废水处理中的应用进展

杨 爽
（沈阳市环境技术评估中心，辽宁沈阳 110014）

介绍了目前改性絮凝剂的种类，对其在工业废水处理中的应用进行了综述，并指出了改性淀粉絮凝剂在应用中存在的问题以及其应用前景。

改性淀粉；絮凝剂；工业废水处理；应用

在水处理技术中，絮凝沉淀法是一种被广泛应用且必不可少的技术，而絮凝剂又是絮凝沉淀处理效果好坏的关键。随着社会对环保重视程度的提高，天然有机高分子絮凝剂以其对人体危害小、可生物降解的特性被环保界所重视［1］，并且因其具有来源广泛、价格便宜、无毒、分子量分布广及活性基团多等诸多优点正逐步成为絮凝剂的主要研究与应用方向。改性淀粉絮凝剂的研究可以追溯到1941年，WERaybould发现了碱化淀粉的絮凝性能［2］；进入20世纪80年代以来，改性淀粉絮凝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絮凝剂，近几年，我国研究淀粉衍生物作为水处理絮凝剂也已取得了较大的进展［3］。

1 改性淀粉的种类

淀粉是一种多羟基高分子化合物，易于化学改性，通过醚化、氧化、酯化、交联、接枝共聚等反应，可使其活性基团增加，支链分子上具有不同的电性，网捕、电中和等作用增加，使改性淀粉具备絮凝作用。根据改性淀粉的支链分子具备的不同电性，改性淀粉絮凝剂可分为不同种类。

1.1 阳离子型改性淀粉絮凝剂

阳离子淀粉是在碱性介质中，由胺类化合物与淀粉的羟基直接发生亲核取代反应而得到的。阳离子型改性淀粉絮凝剂可与水中微粒起电荷中和与吸附架桥的作用，从而使体系中的微粒脱稳、絮凝和沉降，降低水中的浊度、重金属离子以及部分有机物等。

1.2 阴离子型改性淀粉絮凝剂

淀粉阴离子改性絮凝剂的制得主要是通过酯化、交联等反应，使淀粉或淀粉共聚物阴离子化，进而得到阴离子型改性淀粉絮凝剂。阴离子淀粉絮凝剂可以从水中除去重金属离子，并可与许多高价金属离子生成难溶性盐，从而达到更好的絮凝效果［4］。

1.3 非离子型改性淀粉絮凝剂

非离子型改性淀粉絮凝剂可分为非离子型丙烯酰胺接枝淀粉絮凝剂和羟丙基淀粉絮凝剂［5］。非离子型丙烯酰胺接枝淀粉是在半刚性的淀粉分子链上接上柔性的聚丙烯酰胺支链，在水中溶胀后具有很大的体积和很长的直链［6］，具有一定的吸附架桥性能，但该种改性淀粉絮凝剂在实际生产当中的应用效果并不是很好。同样为非离子型改性淀粉絮凝剂的羟丙基淀粉絮凝剂在实际应用中的效果也不是十分理想。目前，部分研究学者通过非离子型丙烯酰胺接枝淀粉絮凝剂与其他无机絮凝剂复配来改善絮凝效果［7］。

1.4 两性淀粉絮凝剂

两性淀粉絮凝剂是指同时具有阳离子和阴离子特征基团的改性淀粉，因其能够同时具有捕捉带负电荷的悬浮粒子和架桥助凝作用，对不同基团均具备较好的吸附性能而得到理想的絮凝效果［8］。

2 改性淀粉絮凝剂在工业废水处理中的应用

2.1 在处理含油废水中的应用

含油废水的来源很广，在石油工业的各生产过程及石油化学工业生产过程中都会产生大量含油废水［9］，絮凝法是一种常见的含油废水处理技术。刘贵毅［10］等人用玉米淀粉与氢氧化钠、三氯化铝和无水碳酸钠制得改性淀粉絮凝剂，对含油废水进行处理取得了较好的效果。范洪波［11］通过共聚反应合成了玉米淀粉改性絮凝剂CSF，对江苏某油田的含油废水取得了较好的处理效果。赵树发［12］等人利用硝酸铈铵为引发剂，对淀粉进行糊化并与丙烯酰胺发生共聚反应，制成的淀粉改性高分子絮凝剂对含油废水中含油量进行处理取得了较高的去除率。

2.2 在处理印染废水中的应用

印染废水主要由退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水和印花废水等组成，且成分复杂，可生化性差，是当前国内外公认的较难处理的工业废水之一［13］。马永梅等人［14］采用玉米淀粉为原料制备阳离子淀粉絮凝剂，该淀粉絮凝剂在与聚丙烯酰胺复配处理印染废水时，对色度和COD都得到了较高的去除率。张倩倩［15］等以玉米淀粉和异丙醇在无催化剂的条件下合成阳离子淀粉絮凝剂，对活性染料的色度去除率最高达到97.1％、COD去除率达到83.3％。聂新卫等人［16］进行了硼泥-改性淀粉絮凝剂处理印染废水的实验研究，其研究结果表明，该絮凝剂在处理印染废水时能有效降低废水体系浊度。

2.3 在处理造纸废水中的应用

造纸工业是我国环境污染的主要行业之一。造纸工业废水可以分为黑液（制浆废水）、中段废水（包括洗浆废水和漂白废水）、白水（抄纸废水）以及目前较多的废纸再生废水［17］。庄云龙等人［18］对淀粉接枝聚丙烯酰胺絮凝剂在处理造纸废水方面进行了研究，研究表明，该絮凝剂对处理废纸脱墨废水有较好的处理效果。张光华等人［19］以丙烯酰胺和淀粉为原料，制得淀粉丙烯酰胺阳离子接枝共聚物（简称SAM），另加入阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵制得另一接枝共聚物（C-SAM），研究表明，淀粉、丙烯酰胺以及阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵在特定的质量比时，两种接枝共聚物对造纸白水有比较理想的絮凝效果。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发生Mannich反应，得到改性淀粉絮凝剂对造纸白水等废水具有良好的絮凝效果。

2.4 处理其他废水的应用

随着近年来国内外学者对于改性淀粉絮凝剂的研制开发越来越关注，改性淀粉絮凝剂处理工业废水的范围也愈加广泛。改性淀粉絮凝剂在处理焦煤悬浮液、煤矿井废水以及洗羊毛废水等诸多的工业废水处理中均取得了良好的处理效果［21-23］。

3 问题与展望

（1）目前多数的改性淀粉絮凝剂均处于实验室应用研究阶段，缺少在实际生产中的应用。

（2）淀粉改性絮凝剂的生产成本较高，因此相比普通絮凝剂的价格也就偏高，限制了改性淀粉絮凝剂的推广与应用。

（3）影响淀粉改性絮凝剂使用效果的因素较多，如废水的pH值、温度以及絮凝时间等。尽管改性淀粉絮凝剂应用存在着一些问题，但通过进一步加大工业化应用研发力度，降低使用成本，改善改性淀粉絮凝剂的性能，其应用前景与市场还是广阔和巨大的。同时，改性淀粉絮凝剂作为一种绿色、环保的化学水处理试剂，对环境保护和资源再生利用都有着重要的意义。

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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