[发明专利]淀粉－丙烯酰胺的黄原酸盐树脂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，涉及一种黄原酸盐树脂的制备，尤其涉及一种可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂及其制备方法，同时，本发明还涉及该淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂在处理重金属废水中的应用。

背景技术

随着国民经济和工业的快速发展，环境的污染日益严重。污染环境水质的重要污染源是工业废水中的重金属离子。目前，处理重金属废水的方法主要有混凝法、氧化还原法、电解法、气浮法、中和沉淀法、吸附法、离子交换法、溶剂萃取法、膜分离法、生物处理法等。吸附法中用高分子重金属螯合剂对重金属废水的处理具有成本低、效果稳定等优点。

淀粉黄原酸酯是一种离子交换淀粉。早在上个世纪70年代，各国就开始对它进行研究。R.E.Wing等学者合成了淀粉黄原酸酯，研究不同原料配比对淀粉黄原酸酯性能的影响并将其应用于电镀废水的重金属离子的回收。该项研究被评为1978年度美国100项得奖项目之一。进入上个世纪80年代，各国学者对该项研究的兴趣有增无减，但淀粉黄原酸酯对重金属离子的吸附条件的研究以及其工业应用的可能性探索尚需进一步深化。黄原酸盐以钠盐、锌盐和镁盐为主，包括水溶性络合物和不溶性高交联产物等。由于它们能与多种重金属离子结合，因而是一种优良的重金属除去剂，常用于电镀废液等处理。

可溶性淀粉接枝共聚是淀粉改性的一种重要的方法，它通过淀粉分子上的羟基与其它合成高分子化合物的基团发生接枝共聚反应，形成一种新的共聚物，该共聚物既保留了淀粉自身的特性，又具有合成高分子的特性，从而使淀粉具有更好的使用性能。

淀粉基黄原酸盐树脂是淀粉中葡萄糖基经化学改性引入-CS-S^-官能团而得，该官能团在葡萄糖基上的位置随条件变化而变化，其取代的位置一般遵循C₆＞C₂＞C₃的规律。由于钠盐的稳定性不太好，可用硫酸镁处理而成镁盐，使淀粉基黄原酸盐更稳定，便于运输和储存。

发明内容

本发明的目的是提供一种可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂。

本发明的另一目的是提供一种可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂的制备方法。

本发明还有一个目的，就是提供一种可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂在重金属废水处理中的应用。

(一)可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂

本发明可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂，其化学结构式如下所示：

(Modified Starch-O-CS-S)₂Mg

(二)可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂的制备

本发明可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂的制备方法，是以可溶性淀粉和丙烯酰胺为原料，在引发剂过硫酸钾的作用下，先在水溶液中进行自由基接枝共聚，制得可溶性淀粉-丙烯酰胺的接枝共聚物；再将可溶性淀粉-丙烯酰胺的接枝共聚物与NaOH和CS₂作用，反应生成可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸钠盐，然后将可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸钠盐转化为镁盐产品即得。

其具体制备方法包括以下工艺步骤：

(1)淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的合成

将可溶性淀粉用水配置成浓度为10～20％的淀粉水溶液，加入可溶性淀粉质量20％～40％的丙烯酰胺，和淀粉质量0.5～1.5％的过硫酸钾，升温至55～65℃，在搅拌下反应3.5～4.5h后，脱水、洗涤、干燥、研磨、得接枝共聚物；

(2)淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂的合成

将所述接枝共聚物加水配置成浓度为10～20％的悬浮液，加入接枝共聚物质量0.8～1.5％的氢氧化钠和接枝共聚物质量质量0.3％～1.2％的二硫化碳，于35～55℃，恒温反应1.5～3h；然后加入硫酸镁，使其浓度控制在2～5％之间，继续反应1～2h，脱水、干燥、研磨即得淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂成品。

其具体合成路线如下：

(1)预反应：

(2)磺化反应：

(3)转型反应：

本发明制备可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂的方法操作简单，工艺条件温和，接枝共聚反应和酯化反应均在水溶液中进行，成本低，而且有效地抑制其它副反应的发生，使中间体——淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物和成品——可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂的收率高(均达90％以上)。本发明的制备工艺将稳定性不太好的钠型黄原酸盐，用硫酸镁转型成黄原酸的镁盐，使淀粉基黄原酸盐更稳定，便于运输和储存。

(三)可溶性淀粉-丙烯酰胺的黄原酸盐树脂的性能测定