由于印染過程中會使用大量的染料、助劑等化學(xué)物質(zhì)，所以會產(chǎn)生大量的印染廢水，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染廢水排放量達(dá)3000～4000kt/d。目前國內(nèi)外對印染廢水的處理采用較多的是絮凝技術(shù)，既可提高水質(zhì)處理的效率，又非常經(jīng)濟簡便。常用的絮凝劑有以聚鋁為代表的無機高分子絮凝劑和以PAM為代表的有機高分子絮凝劑�；瘜W(xué)絮凝劑雖應(yīng)用廣泛，但其自身組分使處理后水體含微量有毒物質(zhì)，長期使用可能會引起水體的二次污染。隨著對水環(huán)境保護要求的日趨嚴(yán)格，天然高分子絮凝劑以其易于生物降解、對環(huán)境無毒等優(yōu)點越來越受到青睞，淀粉衍生物、植物膠改性水處理劑、微生物絮凝劑以及甲殼素衍生物等研究領(lǐng)域都逐漸成為新的研究熱點。

醋酸酯陽離子兩性淀粉印染廢水處理劑是淀粉經(jīng)改性后分子中既含有陰離子基團、又含有陽離子基團的變性淀粉。可使制得的變性淀粉對污水中帶正電荷和負(fù)電荷的離子同時具有吸附螯合作用，與單一陰離子變性淀粉或陽離子變性淀粉相比，增大了吸附脫色的能力。具有更大的應(yīng)用價值和更廣泛的應(yīng)用市場。

1實驗部分

1.1實驗材料和主要儀器設(shè)備
材料：醋酸酯淀粉自制（取代度0.0745），實驗用水為去離子水，氫氧化鈉、乙醇均為AR級（中國醫(yī)藥集團上�；瘜W(xué)試劑公司），3-氯-2羥丙基三甲基氯化銨（69%）（上海笛柏化學(xué)品技術(shù)有限公司）。

儀器：DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，上海亨代勞儀器有限公司；pHS-3C型精密酸度計，上海虹益儀器儀表有限公司；101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津泰斯儀器有限公司；UV-7504型分光光度計，上海精密儀器儀表有限公司。

1.2醋酸酯陽離子兩性淀粉的制備
稱取25g醋酸酯淀粉，加水275g，以10%NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH為11，加熱使反應(yīng)體系升溫至40℃，邊攪拌邊加入3-氯-2羥丙基三甲基氯化銨醚化劑12.5g與NaOH的混合液，反應(yīng)時間4~16h，反應(yīng)結(jié)束后用稀HCl調(diào)至pH為中性，過濾，用乙醇/水混合液（體積比1∶1）反復(fù)洗滌、干燥、研碎，并以0.15mm（100目）/25.4mm分樣篩分篩。

1.3產(chǎn)品的檢測

1.3.1醋酸酯陽離子兩性淀粉陽離子取代度的測定
氮元素含量測定方法見（GB/T22427.10—2008）《淀粉及其衍生物氮含量測定方法》中規(guī)定的凱氏定氮法。其原理是：在催化劑作用下，用濃硫酸消化淀粉及其衍生物，生成（NH4）2SO4；然后在凱氏定氮器中與堿作用，通過蒸餾釋放出NH3，收集于H3BO3溶液中；用已知濃度的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，根據(jù)HCl消耗的量計算出氮的含量，然后乘以相應(yīng)的換算因子，即得氮的含量。

1.3.2醋酸酯陽離子兩性淀粉脫色效果的測定
各種水處理劑脫色率的測試方法：在1000mL印染廢水中加入0.2g變性淀粉水處理劑，以200r/min的轉(zhuǎn)速快速攪拌10min，使絮凝劑充分分散，隨后以40r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15min。靜置10min后，取上清液，于波長550nm處測定其透光率。

實驗用的印染廢水取自于江陰市澄東綜合污水處理有限公司，主要含有酸性染料、活性染料、直接染料、靛藍(lán)染料以及一些印染助劑。

2結(jié)果與討論

2.1醋酸酯陽離子兩性淀粉的合成影響因素討論

2.1.1醚化劑的加入量對陽離子取代度的影響
在醋酸酯陽離子兩性淀粉的合成中，醚化劑3-氯-2羥丙基三甲基氯化銨的加入量對陽離子取代度影響較大。取醋酸酯淀粉25g，反應(yīng)時間6h，反應(yīng)溫度40℃，pH為11，改變m（醚化劑）∶m（醋酸酯淀粉），考察其對醋酸酯陽離子兩性淀粉的陽離子取代度的影響，結(jié)果如表1所示。

由表1可見，隨著m（醚化劑）∶m（醋酸酯淀粉）由1∶5變?yōu)?∶1，陽離子取代度由0.0050變?yōu)?.0413，取代度的變化較大。作為兩性淀粉印染廢水處理劑，對染料的脫色效果還要取決于陽離子和陰離子的比例關(guān)系，因此確定陽離子劑的投料量與陽離子取代度的關(guān)系尤為重要。

2.1.2反應(yīng)體系pH對陽離子取代度的影響
在醋酸酯陽離子兩性淀粉的合成中，反應(yīng)體系的pH對陽離子取代度亦有很大的影響。取醋酸酯淀粉25g，m（醚化劑）∶m（醋酸酯淀粉）為1∶2，反應(yīng)時間6h，反應(yīng)溫度45℃，通過改變反應(yīng)體系的pH考察其對醋酸酯陽離子兩性淀粉的陽離子取代度的影響，結(jié)果如表2所示。

由表2可見，隨著反應(yīng)體系pH的升高，陽離子取代度升高，尤其是當(dāng)pH由10升高到11時，陽離子取代度急劇上升，由0.0034變?yōu)?.0148，這是由于當(dāng)反應(yīng)體系的pH升高時，淀粉被活化，反應(yīng)效率提高，另外陽離子醚化劑3-氯-2羥丙基三甲基氯化銨在堿性較高的體系中有利于形成正離子，便于陽離子醚化反應(yīng)。但當(dāng)反應(yīng)體系pH升到12時，體系的黏度急劇上升，難以攪拌，不能進行理想的醚化反應(yīng)，陽離子取代度有所下降。所以反應(yīng)體系pH=11為最佳。

2.1.3反應(yīng)溫度對陽離子取代度的影響
取醋酸酯淀粉25g，m（醚化劑）∶m（醋酸酯淀粉）為1∶2，反應(yīng)時間6h，pH為11，改變反應(yīng)溫度考察其對醋酸酯陽離子兩性淀粉的陽離子取代度的影響，結(jié)果如表3所示。

由表3可見，隨反應(yīng)溫度的升高，陽離子取代度先增大后減小，在45℃時達(dá)最大值0.0220。這是因為在較低的反應(yīng)溫度下，淀粉活化程度不高，因此反應(yīng)效率也偏低；但若反應(yīng)溫度較高，雖然淀粉的活化程度較高，但是醚化劑3-氯-2羥丙基三甲基氯化銨不穩(wěn)定，影響反應(yīng)效果，因此產(chǎn)品取代度也不高。綜合考慮，取45℃為最適反應(yīng)溫度。

2.1.4反應(yīng)時間對陽離子取代度的影響
取醋酸酯淀粉25g，m（醚化劑）∶m（醋酸酯淀粉）為1∶2，反應(yīng)溫度40℃，pH為11，改變反應(yīng)溫度，考察其對醋酸酯陽離子兩性淀粉的陽離子取代度的影響，結(jié)果如表4所示。

由表4可見，反應(yīng)時間為4~8h，取代度增加較多；但當(dāng)反應(yīng)時間長于8h后，產(chǎn)品的陽離子取代度有所降低，這可能是由于醚化劑3-氯-2羥丙基三甲基氯化銨長時間揮發(fā)較多，影響反應(yīng)的結(jié)果。

2.2醋酸酯陽離子兩性淀粉脫色效果的測定

2.2.1不同變性淀粉水處理劑的色度去除率對比
分別取醋酸酯淀粉（陰離子取代度0.0745）、季胺陽離子淀粉（陽離子取代度0.0131）、醋酸酯陽離子兩性淀粉（陰離子取代度0.0745、陽離子取代度0.0131），按上述方法進行印染廢水脫色實驗，脫色效果如表5所示。

由表5可見，在加料質(zhì)量濃度都為0.2g/L時，陰離子取代度相同的醋酸酯淀粉和醋酸酯陽離子兩性淀粉，色度去除率由39.25%升高為90.64%，說明醋酸酯兩性淀粉的脫色效果明顯優(yōu)于醋酸酯淀粉；陽離子取代度相同的季胺型陽離子淀粉與醋酸酯兩性淀粉相比，色度去除率由50.13%升高為90.64%，說明醋酸酯陽離子兩性淀粉的脫色效果亦比陽離子淀粉好。

這是因為在印染廢水中含有酸性染料、活性染料、直接染料、靛藍(lán)染料等，這些染料在水溶液中有的呈陽離子態(tài)，有的呈陰離子態(tài)，而醋酸酯陽離子兩性淀粉同時對陰、陽離子具有中和、吸附、螯合作用，再加上淀粉的半剛性鏈和柔性支鏈能將污水中懸浮的顆粒通過架橋作用絮凝沉降，因此是一種理想的印染廢水處理劑。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2.2.2不同陽離子取代度醋酸酯兩性淀粉的色度去除率對比
取不同陽離子取代度的醋酸酯兩性淀粉（陰離子取代度都為0.0745），分別編號為1~6號：陽離子取代度分別為0.00089、0.0050、0.0085、0.0131、0.0200、0.0413，按上述方法進行印染廢水脫色實驗，結(jié)果如表6所示。

由表6可見，陽離子取代度從0.00089變到0.0131時，印染廢水色度去除率急劇上升，變化較大；當(dāng)陽離子取代度超過0.0131，達(dá)到0.0200后，印染廢水色度去除率變化不大，甚至還略有下降的趨勢。這說明對于醋酸酯兩性淀粉來說合適的陰陽離子配比對印染廢水的脫色效果有很大影響。

3結(jié)論
根據(jù)對各種類型變性淀粉水處理劑印染廢水色度去除率對比，結(jié)果表明筆者制備的醋酸酯陽離子兩性淀粉的脫色效果良好，是值得推廣的印染廢水處理劑。陰離子取代度為0.0745，陽離子取代度0.0131的醋酸酯陽離子兩性淀粉脫色效果最佳。經(jīng)測算合成1t上述醋酸酯陽離子兩性淀粉印染廢水處理劑的原材料消耗為10623元，與現(xiàn)企業(yè)采用的絮凝脫色劑PAM10000元/t相比，在成本略有上升，但是從絮凝脫色水處理工藝比較來看，筆者制備的兩性淀粉印染廢水處理劑處理工藝簡單，能徹底去除染料等有色物質(zhì)，且處理殘渣易被生物降解，不會對環(huán)境造成二次污染。