ПОЛУЧЕНИЕ НОВЫХ ФЛОКУЛЯНТОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОЗАМЕЩЕННЫХ КАТИОННЫХ КРАХМАЛОВ
Аннотация
В данной работе осуществлен синтез высокозамещенных катионных крахмалов полусухим способом реакцией крахмалов разного ботанического происхождения с 3-хлоро-2-гидроксипропилтриметиламмоний хлоридом в присутствии щелочного катализатора. Проведена оценка их флокулирующих свойств на модельных системах каолиновых дисперсий. Установлено, что эффективность катионизации крахмала в значительной степени зависит от его природы. Это связано с различной исходной надмолекулярной структурой и морфологией гранул крахмалов. Наибольшие скорость и степень катионизации характерны для картофельного крахмала, а наименьшие – для кукурузного. Предложенный гетерогенный метод синтеза позволяет получать высокозамещенные катионные крахмалы с сохранением их гранулярной и минимальными изменениями надмолекулярной структур. При достижении определенной степени замещения (СЗкат > 0,1) катионные крахмалы образуют прозрачные коллоидные дисперсии в холодной воде. Катионизация крахмалов до более высоких СЗкат. требует увеличения расхода катионного реагента и катализатора. Образование катионных эфиров крахмала подтверждено результатами элементного и ИК-спектроскопического анализов. При проведении катионизации крахмала в щелочной среде могут происходить изменения надмолекулярной структуры полисахарида в зависимости от температурного режима и типа крахмала. О несущественном уменьшении степени кристалличности всех видов крахмалов после их катионизации при комнатной температуре свидетельствуют полученные в работе дифрактограммы. Несмотря на незначительную аморфизацию крахмалов после их катионизации следует отметить, что все катионные крахмалы, имеющие СЗкат > 0,1, легко диспергируются в холодной воде с образованием однородных прозрачных клейстеров. Исследованы кинетика и эффективность флокуляции модельных каолиновых суспензий синтезированными катионными крахмалами. Каолиновые суспензии в отсутствие флокулянта достаточно стабильны в течение длительного времени. Введение же в систему катионного крахмала приводит к быстрой дестабилизации каолиновых дисперсий. При этом для всех катионных крахмалов с увеличением дозы в интервале 0,5 - 7,5 мг/гкаолин скорость флокуляции частиц дисперсий каолина возрастает. Наиболее эффективно и с наибольшей скоростью флокуляция дисперсий каолина происходит в присутствии катионного картофельного крахмала. Установлено, что эффективность флокуляции минеральных каолиновых систем определяется не только молекулярной массой полимера, но и размерами макромолекул в растворе, которые в сильной степени зависят от заряда микроионов и жесткости полимерной цепи. Показано, что синтезированные флокулянты не уступают по своей эффективности применяемым в настоящее время производным полиакриламида.
Для цитирования:
Бутрим С.М., Бильдюкевич Т.Д., Бутрим Н.С., Юркштович Т.Л., Капуцкий Ф.Н. Получение новых флокулянтов на основе высокозамещенных катионных крахмалов.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 1. С. 89-95
Литература
Prado H.J., Matulewicz M.C. Effect of structure and charge of polysaccharide flocculants on their flocculation performance for bentonite suspensions. Europ. Polymer J. 2014. V. 52. N 1. Р. 53–75. DOI: 10.1016/2013.07.017.
Abramova L.I., Baiyburdov T.A., Grigoryan E.P., Zil’ber-man E.N., Kurenkov V.F., Myagchenkov V.A. Polyacrylamide. M.: Khimiya. 1992. 192 p. (in Russian).
Myagchenkov V.A., Baran A.A., Bekturov E.A., Bulidorova G.V. Polyacrylamide flocculants. Kazan: Izd-vo Kaz. gos. tekhnol. un-ta. 1998. 39 p. (in Russian).
Pal S., Sen G., Ghosh S., Singh R.P. High performance polymeric flocculants based on modified polysaccharides - Microwave assisted synthesis. Carbohydr. Polym. 2012. V. 87. N 1. Р. 336–342. DOI: 10.1016/2011.07.052.
Sen G., Kumar R., Ghosh S., Pal S. A novel polymeric flocculant based on polyacrylamide grafted carboxymethylstarch. Carbohydr. Polym. 2009. V. 77. N 4. P. 822–831. DOI: 10.1016/2009.03.007.
Ghimici L., Nichifor M. Novel biodegradable flocculanting agents based on cationic amphiphilic polysaccharides. Bioresour. Technol. 2010. V. 101. N 22. P. 8549–8554. DOI: 10.1016/2010.06.049.
Wei Y., Cheng F., Zheng H. Synthesis and flocculating properties of cationic starch derivatives. Carbohydr. Polym. 2008. V. 74. N 3. P. 673–679. DOI: 10.1016/2008.04.026.
Zhang B., Su H., Gu X., Huang X., Wang H. Effect of structure and charge of polysaccharide flocculants on their flocculation performance for bentonite suspensions. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2013. V. 436. P. 443–449. DOI: 10.1016/2013.07.017.
Butrim S.M., Bildyukevich T.D., Butrim N.S., Yurkshtovich T.L. Preparation of cationic starches with semi-dry method and their application. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 3. P. 83–88 (in Russian).
