[发明专利]一种改性淀粉/石英砂复合微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种改性淀粉/石英砂复合微球及其制备方法和应用，该复合微球为芯‑壳结构，以改性淀粉为壳体，以石英砂材料为核芯；所述改性淀粉是通过淀粉和季铵盐改性剂醚化后制得，该制备方法为：将改性淀粉与石英砂材料混合分散在水溶液中，再以环己烷为油相，通过环氧氯丙烷交联制成。本发明利用改性淀粉和石英砂制备出的复合微球不仅能通过吸附、络合等作用有效地除去水体中的有害物质，并抑制细菌生长，还可再通过自身重力作用有效地与水体分离，回收再利用，应用广泛，节约成本。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种新型复合材料及其在水环境治理领域中的应用，特别是涉及一种改性淀粉/石英砂复合微球及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，经济飞速发展，工业开发迅猛，水污染日趋严重；而水是人类生存的基本需求。同时，人们物质生活水平的不断提高，对水质也提出了更高的要求。就目前的水污染特点看，水中可溶性有机物质、难生物降解化合物及有害微生物等逐年增多，但目前常规水处理手段对这一类污染物的去除效果并不显著，同时现行的许多水处理药剂还可能产生对环境有害的二次污染物质，这无疑对环境保护以及可持续发展等带来不利影响。因此寻求兼有高效、环保、经济且无二次污染的水处理剂是当前水处理领域的研究热点和前沿课题。

目前，通常使用改性后的淀粉进行污水的处理，因为淀粉是由葡萄糖缩聚而成的一种多糖类物质的天然高分子化合物，是自然界来源最丰富的一种可再生物质，可降解，降解后仍以二氧化碳和水的形式回到大自然，不会对环境造成污染。其分子结构主要由葡萄糖单元组成，含有多个羟基，可通过物理、化学和生物等方法对其改性，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的天然特性，使其能与水中的过渡金属离子、腐殖酸类物质及表面活性剂等产生络合作用，实现对水溶性有机污染物的脱除，这样淀粉就兼有金属离子吸附及水溶性有机物脱除等综合性能。所以，在淀粉糖环上的活性功能基团引入其他功能基团，增强其水处理性能，是开发以淀粉为基材的水处理剂在水处理领域发展的方向。

但是，改性后的淀粉颗粒尺寸十分细小，对水中的污染物进行吸附脱除后，很难快速地从水中分离，因此，本发明为了进一步提高淀粉的水处理性能，在保证其生物相容性前提下，嫁接或复合大量其它活性功能基团到淀粉链上，同时寻找一种简便快捷，且低廉的分离方法，克服淀粉不易从水体快速分离的不足，制备具有良好分离效果的高效水处理剂，并兼具有吸附受污水体中可溶性有机物质、难生物降解化合物及有害微生物的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性淀粉/石英砂复合微球及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，使该复合微球材料通过吸附、络合等作用能够有效地除去水体中的有害物质，并抑制细菌生长，此外，还可再通过自身重力作用有效地与水体分离，回收再利用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种改性淀粉/石英砂复合微球，其特征在于，所述改性淀粉/石英砂复合微球为芯-壳结构，以改性淀粉为壳体，以石英砂材料为核芯；所述改性淀粉是通过淀粉和季铵盐改性剂醚化后制得。

优选的，所述季铵盐改性剂为3-氯-2-羟丙基二甲基苯甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三乙基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三丙基氯化铵中的一种。

优选的，所述季铵盐改性剂在所述改性淀粉/石英砂复合微球中的含量为5～80wt％；所述石英砂材料占所述改性淀粉总重量的10～20％。

一种改性淀粉/石英砂复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)改性淀粉的制备

先将淀粉分散在质量百分浓度为1～30％的氢氧化物水溶液中，碱化0.5～2h；然后加入季铵盐改性剂，在30～80℃下反应0.5～4h，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到改性淀粉；