唐山学院“大学生创新性实验计划”项目结题报告

1、唐山学院“大学生创新性实验计划”项目结题报告项目名称 改性淀粉的制备及其选择性絮凝效果研究 项目编号 0202803 项目级别 一般项目/重点项目 项目负责人 宋长友 系、年级、班级 环境与化学工程系 09环本(2)班 指导教师姓名 宋长友 职称 教授 填表日期 2013 年 5 月 5 日 唐山学院教务处制表一、项目选题思路 淀粉由支链淀粉和直链淀粉两部分组成，具有来源广泛、无毒、价格低廉、易降解等优点，近年来，被国内外学者广泛研究。其中，淀粉改性的研究尤其引人注目。淀粉中的直链淀粉的含量一般为10%-20%，支链淀粉的含量为80%-90%。支链淀粉和直链淀粉完全水解都生成D-葡萄糖，也可部

2、分水解生成麦芽糖。改性淀粉有很多种，通过特定的化学反应可生成特定的改性淀粉。改性淀粉的研究已经产生了很大的经济效益。通过改变淀粉的性质使其达到净化污水的目的的研究也有了很大进展，改性淀粉用作污水处理絮凝剂的研究有了长足的发展。我国钢铁总产量居世界第一，但进口铁矿石的数量已占我国成品铁矿石需求总量的一半以上。我国赤铁矿石虽然储量较大，但是品位低、嵌布粒度细、成分较复杂，选矿技术经济指标差。目前我国铁矿资源采选回收率约68%，综合利用率仅37%，因此提高我国细粒嵌布赤铁矿的利用率，以科技促进矿业的发展有着重大意义。本课题主要是对常用的工业淀粉絮凝剂进行改性，作为抑制剂应用于矿物浮选行业，通过提高其

3、对赤铁矿物的选择性，提高赤铁矿的利用率。二、实验的研究方案及技术路线2012.6-2012.7在指导教师指导下，进行资料收集、归纳、分析；确定实验方案和实验计划。2012.7-2013.4根据所确定实验方案，准备药品、仪器进行探索性实验，优化实验条件，制备改性淀粉并研究其对氧化铁和硅藻土模拟水样的絮凝效果2013.5汇总材料，处理实验数据并撰写总结报告。主要的技术路线为:查阅资料，了解淀粉的组成及其内部结构；分析直链淀粉和支链淀粉对氧化铁和硅藻土的絮凝特点、以及获得直链淀粉和支链淀粉的办法；熟悉传统改性淀粉的制备并了解改性淀粉制备的新技术。根据课题需求和学校实验室条件，确定实验方案及具体的实验

4、步骤。改性淀粉制备过程中的实验条件，如温度、pH、反应时间、药剂投加量等都会影响改性淀粉的絮凝效果。通过单因素实验，总结温度、pH、反应时间、药剂投加量对改性淀粉絮凝效果的影响规律，确定最佳实验条件，制备改性淀粉。最佳混凝条件的确定 混凝效果的影响因素比较复杂，有pH、混凝剂用量、水温、水质、水力条件等。通过单因素实验，总结各个实验条件对混凝效果的影响规律，确定最佳混凝条件。用制备的改性淀粉在最佳混凝条件下对氧化铁和硅藻土水样进行混凝，观察混凝效果。三、项目的实施过程3.1资料搜集与整理3.1.1 改性淀粉及应用改性淀粉是以天然淀粉为原料，经过特定的物理方法、化学方法、生物方法，改变其原有性能

5、，使其具有特定的作用。改性淀粉广泛地被应用于医药、造纸、纺织、食品、皮革、水处理等行业。3.1.1.1 传统改性淀粉的制备（1）丙烯酰胺接枝淀粉丙烯酰胺接枝淀粉的制备原理是在特定的试剂引发下，淀粉与丙烯酰胺发生接枝共聚反应。乙烯基单体与淀粉的接枝共聚反应是淀粉改性的重要途径之一，在制备生物可降解高分子材料中至关重要。近年来，国内学者对丙烯酰胺接枝淀粉做了很多研究，取得了一系列成果，例如，以二硫化碳-双氧水为引发剂，在碱性条件下，合成丙烯酰胺接枝淀粉，可用于去除造纸废水中的重金属离子；以高锰酸钾-草酸为引发剂，合成丙烯酰胺接枝淀粉，可用作城市污水处理中的絮凝剂。（2）磷酸酯淀粉淀粉磷酸酯是一种淀

6、粉衍生物，应用很广泛，在国外已经实现了工业化，我国在这方面的研究起步较晚，只进行了部分研究，还未实现工业化。淀粉磷酸酯是由淀粉溶液与磷酸化试剂在特定的温度和pH条件下反应制得，淀粉磷酸酯有着许多的优良特性，其可作为增稠剂和食品胶，也可作为稳定剂和乳化剂使用。淀粉磷酸酯也具有很好的成膜性、抗磨性。目前，淀粉磷酸酯广泛的应用于造纸、食品、铸造等行业。1986年，被我国批准可作为食品添加剂使用。（3）黄原酸酯阴离子淀粉黄原酸酯阴离子淀粉的制备比较复杂，是将淀粉用乙酰化交联、酯化交联或者醚化交联后，再进行黄原酸化。这样，即可得到不溶性交联淀粉黄原酸酯。黄原酸酯阴离子淀粉主要用于处理金属废水。近年来，国

7、内许多学者对这个领域也做了很多研究。其中有几项研究成果比较突出，例如，用环氧氯丙烷、硝酸铈铵、丙烯酰胺与玉米淀粉反应，以CS2和NaOH为磺化剂，合成了交联淀粉聚丙烯酰胺-黄原酸酯高分子絮凝剂，对废水中重金属离子有很好的去除效果。有些学者研究了淀粉黄原酸盐的合成新工艺，对淀粉黄原酸盐处理含重金属的废水做了一些优化。还有些学者对淀粉黄原酸盐的吸附性进行了大量的研究，增强了淀粉黄原酸盐对金属离子的吸附性。（4）阳离子淀粉硫酸酯肝素是一种抗凝剂，在急性血栓性疾病的治疗中得到了广泛的应用。硫酸酯类多糖具有抗凝血、抗血栓、提高机体免疫力、降血脂等多种作用。近年来，硫酸酯在医疗方面的应用得到了广泛的重视。

8、季铵型阳离子淀粉是在碱性条件下，由阳离子试剂与淀粉反应制得，在此基础上再加入磺化剂就制得了阳离子淀粉硫酸酯。阳离子淀粉硫酸酯同时具有硫酸酯基和类肝素的结构，使其具有了两者的一些作用。(5) 羧甲基淀粉羧甲基淀粉是醚化淀粉的一种，具有粘度高、稳定性好、在冷水中即可溶等优点。高取代度羧甲基淀粉广泛应用于印花、造纸涂布粘合、施胶和食品工业中。制备羧甲基淀粉的方法主要有干法、湿法和醇法三种。但是各种方法各有优缺点。在干法反应中，试剂比较难进入颗粒内部，而采用湿法工艺水分又太多，淀粉易发生糊化，得到的产品取代度不高。近年来，国外羧甲基淀粉研究发展迅速，研究出的羧甲基淀粉品种有几千种。羧甲基淀粉的产量已占

9、淀粉总量的50%。我国虽然淀粉产量很多，但是在淀粉的深加工领域还很落后，羧甲基淀粉的品种也只有几十种，远远不能满足需求。羧甲基淀粉是一种很有发展前途的化工产品，在许多方面均优于羧甲基纤维素。我国有着大量的淀粉资源，若充分发挥这方面的优势，在淀粉的深加工领域多做研究，必然会带动经济的发展。未来羧甲基淀粉的需求量只会越来越大，在此领域，必然大有作为。(6) 氧化淀粉氧化淀粉的制备是在酸、碱或中性介质中，在氧化剂存在下，淀粉与氧化剂作用而得。氧化淀粉有着低黏度、分散性强等特点，并且氧化淀粉加工工艺简单，价格较低，所以其得到了广泛的应用。氧化淀粉应为具有很多的优点，使其在国内需求很大，前景广阔。在工业

10、中大多以次氯酸钠为氧化剂生产氧化淀粉，次氯酸钠氧化淀粉氧化剂用量少、产品的纯度高、储存和运输都很方便，但是在生产过程中许多条件因素都会影响产品的纯度，如反应温度、pH值、氧化剂的多少、反应时间等都对氧化淀粉的纯度有很大的影响。所以，反应过程中要控制好各方面的条件，尤其是氧化剂的用量。3.1.1.2 改性淀粉的应用(1 ) 在食品行业的应用改性淀粉具有很多优良特性，可以弥补普通淀粉的很多不足，改性淀粉在食品行业的应用越来越广泛，其有着广泛的用途。在食品增稠剂中，交联淀粉得到了广泛的应用，尤其是在粘度稳定性要求较高的一些浓溶液中。水果馅饼中的一些填充料可以用低交联度的淀粉，如果把低交联度的淀粉加入

11、到罐头中还可使其耐灭菌处理。在生产果冻、夹心饼、软糖的过程中，酸法变性淀粉可提高淀粉的凝胶性。把预糊化淀粉应用于面包制作中，可以延长面包保质期，使面包柔软蓬松。(2 ) 在水处理中的应用改性淀粉是一种新型水处理剂，近年来得到了很多的研究。改性淀粉作为絮凝剂投加于废水中处理效果并不好，但其可以作为助凝剂与其它絮凝剂联合使用，会具有很好的助凝效果。在水中吸附去除有机杂质常会用到环状糊精。(3 ) 在造纸工业中的应用由于淀粉分子结构与造纸原料中纤维分子结构相似而被应用于造纸工业中，并有着极其重要的地位。改性淀粉在造纸中可做表面涂布胶料，也可在湿布加工过程中用作增强剂和助流助滤剂等。美国、日本等发达国

12、家早在20世纪70年代就把改性淀粉用于助流、增强、助滤及涂布用，但价格昂贵。1990年，我国自主开发了HC-3改性淀粉，适用于草、木浆增强。近年来，有开发了许多不同系列的改性淀粉，随着合成工艺的改进，改性淀粉的制造成本不断降低，许多大中型造纸厂已经在使用我国自主研发的改性淀粉。(4 ) 在制革工业中的应用淀粉对于其本身来说就是一种性能比较好的填充剂，但淀粉不易保存，易发霉。改性淀粉能提高淀粉的性能使其稳定性增强，并用于皮革的填充，使皮革的品质得以提高。皮革工业会对环境造成很大的污染，近年来，许多学者对改性淀粉复鞣剂做了很多的研究，改性淀粉复鞣剂的应用，能够降低制革工业造成的污染。研究出的改性淀

13、粉复鞣剂以性能优异的SAB为代表。许多研究表明，坏革用改性淀粉复鞣剂复鞣后，坏革的增厚明显，粒面细腻，柔软性和丰满性都得到了很大提升。（5） 在铸造业中的应用在砂型铸造中，高强度、高质量砂型和型蕊至关重要，砂型和型蕊要适合高效率生产，所以，要选择适宜的型蕊砂粘结剂。有些学者认为，改性淀粉能提高型砂的湿压、热湿拉强度和湿抗剪强度，放映出能提高型砂的抗热爆性能。（6） 在医药中的应用淀粉具有良好的生物相容性和生物降解性，淀粉及改性淀粉在医疗卫生领域具有巨大的潜在价值，淀粉的多种性能都影响其在医用领域的应用，如其溶胀性能、溶解性能、凝胶作用、流变学性能、被酶消化的特征和机械性能。近年来研究出的载药淀

14、粉微球就是一个典型例子，将药物注入载药淀粉微球中，载药淀粉微球可动脉注射给药，再通过体外磁场控制可直接达到患处。一些特殊的淀粉聚合物可作为骨头支撑物或代替材料。(7 ) 改性淀粉在其他领域的应用在表面活性剂工业中，淀粉被用于制备小分子表面活性剂，山梨酸醇脂肪酸系列小分子表面活性剂、烷基多苷系列小分子表面活性剂等都是典型的例子。低交联度的淀粉既可作为粘接剂，也可作为纺织染色浆料的添加剂。阳离子淀粉还可作为絮凝剂。氧化淀粉具有粘度低、色泽白、不易吸潮、粘结强度高、纸箱不易变形等优点，主要用作胶黏剂。改性淀粉还可被用作可降解塑料的生产原料，也应用于油田钻井，作为泥浆处理剂使用，在高性能陶瓷制备过程中

15、，改性淀粉被用作粘结剂、造孔剂等。在轮胎生产中，改性淀粉可做胶料补强剂。3.1.2 混凝和混凝作用混凝是处理水中的微小悬浮固体和胶体微粒的常用方法。一般通过加入一定量的混凝剂，并控制一定的pH、搅拌条件以获得较好的处理效果。在赤铁矿浮选过程中，由于混合矿物颗粒细小，如何制备选择较好的混凝剂产品就显得至关重要。3.1.2.1 混凝原理大颗粒的固体受重力作用明显，会自然下沉，故可以用沉淀等方法去除。但是微小固体和胶体就算静置数十个小时也不会下沉，是因为它们具有“稳定性”。胶粒在水中受这样的几个方面影响，首先，胶粒具有带电现象，带同种电荷的胶粒之间相互排斥，这种斥力受胶粒的电位影响，电位越高其斥力越

16、大。其次，胶粒也受水分子热运动的影响，在水分子撞击下胶粒做不规则的运动，称为“布朗运动”。再次，胶粒之间不仅存在斥力，相互之间还存在引力，其大小与胶粒间距的2次方成反比，但是当间距较大时，此引力可忽略不计。在水中的胶粒一般电位都比较高。胶粒相互间的斥力与电位和胶粒的间距有关，间距越短，斥力越大。布朗运动并不能使两胶粒推进到引力发挥作用的距离。所以，胶粒不能相互凝聚，而能长时间保持稳定的分散状态。由于化学混凝涉及的因素很多，如pH、温度、水中一些杂质的成分等，还有混凝剂的性质都会对混凝造成影响，混凝的机理至今尚未完全弄清。一般认为，混凝的机理包括三方面作用：(1) 压缩双电层作用。由于胶粒具有电

17、位，水中胶粒能维持稳定的分散状态。若胶粒的电位降低，则胶粒就会通过碰撞相互凝聚，其由于失去稳定性而下沉。在水中投加混凝剂，就是在向水中投加电解质，其目的是降低胶粒的电位，使胶粒相互凝聚而下沉。当大量的正离子涌入吸附层，结果是会导致扩散层完全消失，此时的电位降为零，称为等电状态。达到等电状态时，胶粒间的斥力会消失，胶粒易相互聚结而下沉。其实，只要电位降低到某一水平，使胶粒间的相互斥力小于其布朗运动的动能时，胶粒就会发生明显的凝聚，这时的电位称为临界电位。压缩双电层原理特别适合解释一些无机盐混凝剂的混凝机理。但是，这个理论不能解释所有的混凝现象，会产生一些矛盾。例如，根据理论，等电状态下，混凝效果

18、理论上应为最好，但是，实践中，效果最佳时的电位往往大于零。所以，混凝过程中，除了压缩双电层作用，应该还有一些别的作用存在。(2) 吸附架桥作用一些高分子混凝剂溶入水中时，其会发生水解和缩聚反应，从而形成高分子聚合物，并且具有线性结构。这些物质能被胶粒吸附，它的两端都能吸附胶粒，就像在距离较远的两胶粒之间架桥一样，使颗粒结大，形成粗大絮凝体，是吸附架桥作用。(3) 网捕作用一些无机盐混凝剂投加到水中时，其会发生水解而生成沉淀物。这些沉淀物在重力作用下在水中下沉。这些沉淀物下沉过程中，能网捕水中的一些胶体微粒使其黏结。上述所说的凝聚和絮凝总称为混凝。上述理论对不同的混凝剂所起的作用程度并不相同，不

19、能一概而论。对高分子絮凝剂，一般吸附架桥作用占主要作用，其他作用对其基本没什么影响。而对于铝盐、铁盐等的无机混凝剂，上述三个作用都会产生很大的影响，压缩双电层作用、吸附架桥作用、网捕作用一个都不能忽略。当混凝剂投放到水中时，应迅速的进行剧烈搅拌，目的是使胶体微粒尽快且均匀的同混凝剂接触，致使脱稳的胶粒迅速凝聚。同时，通过高聚物的吸附架桥作用，促使形成比较大的絮凝体，能使混凝过程很好地完成。在污水处理中，混凝与给水处理有着一些不同之处。在污水生物处理过程中，混凝会与生物处理相结合，所投加的混凝剂不但会使污水中的悬浮固体和胶体物质发生凝聚，还会对后续生物处理的活性污泥造成一定的影响，使其性质得到改

20、善，例如，投加铁盐混凝剂时，铁盐会成为微生物的营养剂，会使活性污泥的结构和沉降性能等到明显改善。当投加混凝剂有二价铁盐时，二价铁具有还原作用，还会对某些有颜色的废水起到一定的脱色作用，对某些难降解的污染物还会改善其生物降解性能，与活性污泥法相结合会产生良好的效果。 3.1.2.2混凝效果的主要影响因素混凝效果的影响因素比较复杂，有水温、水质、水力条件等(1) 水温的影响水温对混凝效果的影响比较明显。对于水解吸热的无机盐类混凝剂来说，水温低时，这类混凝剂水解困难。对于硫酸铝来说，当水温小于5时，水解速率就很慢了。况且，当水温降低时，水的黏度增大，对脱稳胶粒的相互絮凝不利，影响絮凝体的形成，对后续

21、沉淀处理有着不利影响。(2) pH的影响混凝剂不同，水的pH对混凝的影响程度不同。当用硫酸铝作混凝剂时，pH范围在6.5-7.5之间为最佳；当除色时，pH范围在4.5-5之间为最佳。当混凝剂为三价铁盐时，pH范围在6.0-8.4之间为最佳。当用硫酸亚铁盐为混凝剂时，由于水中没有足够溶解氧，并且要求水的pH必须大于8.5，故其不能迅速形成三价铁，此种情况下，常常采用外加氯气的方法进行氧化，反应式为： 6FeSO4 + 3Cl2 = 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3但是对于高分子絮凝剂，特别是有机高分子絮凝剂，pH对混凝效果的影响比较小。铁盐和铝盐水解过程中产生的氢离子必将使水的pH下降。所

22、以，要得到最佳的pH范围，应加入碱性物质进行中和。当水中的碱度不足时，若此时加入大量的混凝剂，则水的pH必将大幅下降，对混凝效果造成不利影响。此时，应投加石灰等碱性物质。(3) 水中杂质的影响水中杂质的性质、浓度、成分等因素都对混凝效果有着显著影响。天然水体中的杂质主要是黏土类杂质，只投加较少的混凝剂就能产生很好的效果，而污水中杂质的成分复杂，其中有大量的有机物，所以需投加比较多的混凝剂。以上都说明了杂质的影响比较复杂。在实际生产中，主要是靠实验来确定混凝剂品种和最佳投药量。在以前的城镇污水处理中很少采用混凝剂。近年来，混凝剂的研发取得了很大的进展，混凝剂的品种不断增多，质量不断得到改善，城镇

23、污水处理也开始采用混凝的方法，取得了很好的效果(4) 水力条件水力条件对混凝的影响也比较大。整个混凝过程通常可分为两个阶段：混合和反应。其在水力条件上的配合至关重要。在混合阶段，混凝剂要迅速的、均匀的扩散到整个水体中用以创造良好的水解和聚合条件，使胶粒凝聚。不要求在此阶段形成大的絮凝体。混合要求在几秒钟或一分钟内完成，所以应快速剧烈的搅拌。但是对于高分子混凝剂，混合反应就不宜剧烈的搅拌。反应阶段要求形成良好沉淀性能的絮凝体。在反应阶段，搅拌速度应随着絮凝体的结大而逐渐降低，以免结大的絮凝体被打碎。3.1.3 开展本课题的目的和意义近年来，由于天然高分子具有来源广泛、无毒、价格低廉、易降解等优点

24、而被国内外学者广泛研究。其中，淀粉改性的研究尤其引人注目。淀粉由支链淀粉和直链淀粉两部分组成，其颗粒的形状和大小，视来源的不同而各异。淀粉中的一般直链淀粉的含量一般为10%-20%，支链淀粉的含量为80%-90%。支链淀粉和直链淀粉完全水解都生成D-葡萄糖，也可部分水解生成麦芽糖。改性淀粉有很多种，通过特定的化学反应可生成特定的改性淀粉。改性淀粉的研究已经产生了很大的经济效益。通过改变淀粉的性质使其达到净化污水的目的的研究也有了很大进展，改性淀粉用作污水处理絮凝剂的研究有了长足的发展。此外目前我国钢铁总产量已经居世界第一，但同时我国也是世界最大的铁矿石进口国，进口铁矿石的数量已占我国成品铁矿石

25、需求总量的一半以上。我国赤铁矿石虽然储量较大，但是品位低、嵌布粒度细、成分较复杂，选矿技术经济指标差。目前我国铁矿资源采选回收率约68%，综合利用率仅37%，因此提高我国细粒嵌布赤铁矿的利用率，以科技促进矿业的发展有着重大意义。本课题主要是对常用的工业淀粉絮凝剂进行改性，提高其对赤铁矿物的选择性。3.2实验部分：3.2.1主要药品和试剂表2-1 实验材料列表名 称规格生产厂家淀粉工业级武汉太阳行有限责任公司一氯乙酸 AR天津市恒兴化学试剂制造有限公司NaOHAR天津永大化学试剂有限公司淀粉酶济宁和美生物工程有限公司Fe2O3AR天津市光复精细化工研究所硅藻土AR上海亿欣生物科技有限公司HClA

26、R北京化工厂 表2-2 试验所用主要仪器仪器名称规格型号生产厂家数显控温电动搅拌器J J-3江苏金坛市荣华仪器制造有限公司恒温水浴锅HH-2江苏金坛市中大仪器厂电热恒温鼓风干燥箱DHZ-9203A上海一恒科学仪器有限公司六联电动搅拌器JJ-4常州市华普达教学仪器有限公司电子天平HZF-A200福州华志科学仪器有限公司浊度计GDYS-101SZ2长春吉大小天鹅有限公司3.2.2 实验步骤 (1) 改性淀粉的制备用电子天平称取16.2g的工业淀粉，将其溶解到蒸馏水中，配制成3.5%的淀粉悬浮液。将上述淀粉悬浮液在三口烧瓶中在95的恒温水浴锅中搅拌30min。将糊化的淀粉放在恒温水浴锅中，冷却到58

27、时，调节溶液的pH为4.2-4.6。然后加入0.5ml的-淀粉酶，搅拌反应20min。在混合溶液中加入3.5gNaOH，调节溶液pH为12，搅拌反应20min后加入7.3g氯乙酸，搅拌反应2.5h，即得改性淀粉。(2) 氧化铁和硅藻土混凝实验最佳条件的确定用6个1000mL的烧杯，分别放入1000mL原水，放置在搅拌机平台上测定原水水样的浊度、pH值、温度将改性淀粉加入到水样中，搅拌机转速搅拌，转速由快变慢，停止搅拌后静置15min，用注射器吸取上清液，测残余浊度（每个水样测定三次），并对结果进行记录。 (3) 所制改性淀粉的絮凝效果的测定以硅藻土代替石英制备模拟水样，在模拟水样和氧化铁悬浊液

28、中加入一定量的改性淀粉溶液进行混凝，通过测定混凝前后悬浊液的浊度来分析投加的物质对悬浊液沉降性能的影响。 3.2.3 结果与讨论3.2.3.1 改性淀粉制备的单因素实验通过控制其他因素，对其中一项因素加入不同的量，观察其现象来确定影响改性淀粉的制备及其选择性絮凝的影响因素。经过组内成员通进行多次实验，观察对比，初步确定了影响改性淀粉絮凝作用的因素有温度、pH、反应时间、药剂投加量。（1） 氯乙酸用量的影响改变氯乙酸的投加量，淀粉：16.2g ， 温度：58 ，反应时间：2.5h 表2-3 不同氯乙酸投加量下的浊度氯乙酸/g7.17.27.37.4浊度9.775.633.525.97（2） Na

29、OH用量的影响改变NaOH的投加量，淀粉：16.2g，温度：58，氯乙酸：7.3g，反应时间：2.5h表2-4 不同NaOH投加量下的浊度NaOH /g33.544.5浊度4.631.775.565.51（3）温度的影响改变温度，淀粉：16.2g，氯乙酸：7.3g，NaOH：3.5g，反应时间：2.5h表2-5 不同温度下的浊度温度/38485868浊度7.282.361.273.16（4）反应时间的影响改变反应时间， 淀粉：16.2g， 氯乙酸：7.3g， NaOH：3.5g， 温度：58表2-6 不同反应时间下的浊度时间/h1.522.53.5浊度4.183.563.354.00综上：由表

30、可以得出当淀粉使用量为16.2g时，最佳反应温度范围为5560，反应时间为2.5h，氯乙酸的投加量为7.3g，NaOH的投加量为3.5g。3.2.3.2 氧化铁和硅藻土混凝实验最佳条件的确定(1) 氧化铁混凝试验最佳条件的确定通过控制其他因素，改变其中某一个因素，观察其现象来确定影响改性淀粉对氧化铁混凝效果的因素。通过多次实验，观察对比，确定影响氧化铁混凝效果的pH、絮凝剂投加量。表2-7 氧化铁混凝实验最佳pH的测定反应时间min反应温度pH投加量ml搅拌时间min静置时间min氧化铁初始浊度NTU投药后浊度NTU去除率%20258751560.0519.2967.920259751559.

31、1515.4573.9202510751557.4312.5375.6202511751558.6212.8778.0202512751561.2410.6482.6202513751558.7513.0877.7由表可知对于氧化铁悬浊液，投加改性淀粉溶液时，pH=12为其混凝的最佳pH。 表2-8 氧化铁混凝实验最佳投药量的确定反应时间min反应温度pH投加量ml搅拌时间min静置时间min氧化铁初始浊度NTU投药后浊度NTU去除率%202512251560.2715.6174.1202512451559.8511.6380.6202512651557.9212.8677.820251285

32、1559.0314.1476.02025121051561.0515.2475.02025121251559.6416.4872.3由表可知，对于氧化铁悬浊液来说，投加改性淀粉溶液时，4ml为最佳投药量。综上所述，对于氧化铁悬浊液来说，最佳混凝条件是：pH=12，混凝剂投加量为4ml表2-9 改性淀粉与工业淀粉对氧化铁絮凝效果比较条件药品反应时间min反应温度pH投加量ml搅拌时间min静置时间min氧化铁初始浊度NTU投药后浊度NTU去除率%工业淀粉202512451562.7521.9665.0改性淀粉202512451559.6713.6177.2 (2) 硅藻土混凝试验最佳条件的确定通

33、过控制其他因素，改变其中某一项因素，观察其现象来确定影响改性淀粉对硅藻土混凝效果的因素。通过多次实验，观察对比，确定影响硅藻土混凝效果的pH、絮凝剂投加量。表2-10 硅藻土混凝实验最佳pH的测定反应时间min反应温度pH投加量ml搅拌时间min静置时间min硅藻土初始浊度NTU投药后浊度NTU去除率%20227751537.1212.8854.720228751536.759.1558.020229751538.429.9757.4202210751537.6410.0355.3202211751539.7210.6554.2202212751537.8410.1553.1由表可知，对于硅藻

34、土悬浊液，投加改性淀粉溶液时，其pH=8为其混凝的最佳pH。 表2-11 硅藻土混凝实验最佳投药量的确定反应时间h反应温度pH投加量ml搅拌时间min静置时间min硅藻土初始浊度NTU投药后浊度NTU去除率%5258151537.1617.1953.75258351538.0615.94586216.3456.55258751536.4617.2552.65258951535.7417.0352.352581151537.8218.8750.1 由表可知，对于硅藻土悬浊液来说，当改性淀粉投加量为3ml时，反应后硅藻土的去除率最高，故3ml为最佳投药量。综上所述，对于

35、硅藻土悬浊液来说，最佳混凝条件是：pH=8，混凝剂投加量为3ml表2-12 改性淀粉与工业淀粉对硅藻土絮凝效果比较条件药品反应时间min反应温度pH投加量ml搅拌时间min静置时间min硅藻土初始浊度NTU投药后浊度NTU去除率%工业淀粉20258351538.0517.1654.9改性淀粉20258351537.6516.0257.43.2.3.3所制改性淀粉的絮凝效果的测定表2-13 改性淀粉对氧化铁和硅藻土絮凝效果比较条件悬浊液反应时间min反应温度pH投加量ml搅拌时间min静置时间min 初始浊度NTU投药后浊度NTU去除率%氧化铁20258451560.1219.5667.5202

36、512451558.0512.0479.2硅藻土20258351559.0525.3657.0202512351561.0527.4255.1制备氧化铁和硅藻土悬浊液，在pH为8和12条件下混凝，观察实验现象，并测定混凝后各自上清液的浊度。实验结果显示，改性淀粉对氧化铁的絮凝效果增强，而对硅藻土的絮凝效果基本不变 。3.2.3.4 结论对前述实验的结果进行总结，得出以下结论：（1）改性淀粉制备实验：根据单因素实验得出最佳制备条件：温度范围为5560，反应时间为2.5h，氯乙酸的投加量为7.3g，NaOH的投加量为3.5g。（2）絮凝实验： 对于 氧化铁悬浊液来说，最佳混凝条件是：pH=12，混凝剂投加量为4ml。 对于 硅藻土悬浊液来说，最佳混凝条件是：pH=8，混凝剂投加量为3ml。 对比在pH为8和12的条件下改性淀粉对氧化铁和硅藻土悬浊液的絮凝效果。（3）通过本次实验，可以看出淀粉在经过改性后，提高了对氧化铁的选择性。四、项目的预期成果及最终成果4.1 预期成果 （1） 提交改性淀粉的制备及其选择性絮凝效果的研究报告（2） 制备出对氧化铁选择性高的絮凝剂（3） 利用改性淀粉可凝聚矿物颗粒，提高赤铁矿的利用率4.2 最终成果成功制备了改性淀粉，