一種交聯(lián)-酶解復(fù)合超微改性淀粉吸附劑的制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于吸附劑技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種通過交聯(lián)-酶解法超微改性淀粉，并 將其作為吸附劑應(yīng)用于含重金屬離子和污染物的工業(yè)廢水中。
【背景技術(shù)】
[0002] 淀粉是由葡萄糖縮聚而成的一種多糖類物質(zhì)的天然高分子化合物，是自然界來(lái)源 最豐富的一種可再生物質(zhì)，可降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。其分子鏈中存在著大量可反應(yīng)的 徑基，從而為淀粉的改性提供了結(jié)構(gòu)上的基礎(chǔ)。改性淀粉是在天然淀粉所具有的固有特性 的基礎(chǔ)上，為改善淀粉的性能、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，利用物理、化學(xué)或酶法處理，在淀粉分子上 引入新的官能團(tuán)或改變淀粉分子大小和淀粉顆粒性質(zhì)，從而改變淀粉的天然特性，使其更 適合于一定應(yīng)用的要求。改性淀粉作為一種吸附劑，由于具有安全、無(wú)毒、生物降解性好等 優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域。
[0003] 淀粉交聯(lián)反應(yīng)是將兩個(gè)或兩個(gè)W上的淀粉分子交聯(lián)共聚，生成具有多維空間網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)的淀粉共聚物的反應(yīng)。因此，將淀粉進(jìn)行交聯(lián)化處理，一方面通過交聯(lián)可W加強(qiáng)淀粉顆 粒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且淀粉經(jīng)交聯(lián)后可W使其表面變得粗糖，增加淀粉的比表面積并且利 于被吸附物質(zhì)在上面附著、沉積，有助于提高吸附能力。
[0004] 多孔淀粉是一種天然的生物吸附劑，目前，常采用淀粉酶酶解法使淀粉顆粒表面 形成許多微孔結(jié)構(gòu)，運(yùn)有助于增加淀粉的比表面積和孔容積，從而提高淀粉的吸附能力。然 而，酶法不適會(huì)造成多孔淀粉存在比表面積小、孔容小、孔深淺、顆粒堅(jiān)實(shí)度差、易破損等缺 陷，運(yùn)些問題嚴(yán)重影響多孔淀粉的吸附效果及實(shí)際應(yīng)用。
[0005] 超微粉碎是利用機(jī)械或流體動(dòng)力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎，從而將3 毫米W上的物料顆粒粉碎至10-25微米的操作技術(shù)，超微粉具有良好的溶解性、分散性、吸 附性、化學(xué)反應(yīng)活性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一是提供一種交聯(lián)-酶解復(fù)合超微改性混合淀粉吸附劑的制備方 法，該方法改性的淀粉，增加了多孔淀粉比表面積和機(jī)械強(qiáng)度，提高了多孔淀粉對(duì)有害成分 尤其是重金屬元素的吸附能力。
[0007] 本發(fā)明解決技術(shù)為題采用如下技術(shù)方案：
[000引一種交聯(lián)-酶解復(fù)合超微改性淀粉吸附劑的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟：
[0009] (1)采用超微粉碎機(jī)將玉米、紅馨、馬鈴馨=種淀粉分別進(jìn)行超微粉碎至粒徑為 10-50WI1的超微淀粉；
[0010] (2)將玉米、紅馨、馬鈴馨S種超微淀粉W質(zhì)量比1:4:3的比例混合均勻后加入水 中攬拌得淀粉乳液，
[0011] (3)調(diào)整淀粉乳液抑至7.5-8.5,然后加入S聚憐酸鋼溶液，充分混合后，于75°c- 80°C條件下交聯(lián)1-1.化，所述S聚憐酸鋼的用量為淀粉總質(zhì)量的0.8%-1.2%;
[0012] (4)將步驟(3)交聯(lián)后的淀粉乳液離屯、脫水，經(jīng)去離子水洗涂后冷凍干燥；
[0013] (5)將交聯(lián)后的淀粉加水再次調(diào)成淀粉乳液，調(diào)節(jié)抑至6.5-7.5,然后加入a-淀粉 酶和異淀粉酶，于50°C下酶解反應(yīng)12-1化；
[0014] (6)將酶解后的淀粉乳液離屯、、洗涂、干燥后，過40-100目篩，即得交聯(lián)-酶解復(fù)合 超微改性淀粉。
[0015] 作為優(yōu)選，所述超微粉碎條件為：轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速3500r/min，旋風(fēng)分離器轉(zhuǎn)速3000r/ min，粉碎時(shí)間化，得到粒徑為10-50曲1的超微淀粉；
[0016] 作為優(yōu)選，所述a-淀粉酶的用量為淀粉總質(zhì)量的2%;所述異淀粉酶的用量為淀粉 總質(zhì)量的3 %。
[0017] 作為優(yōu)選，所述步驟(3)的抑為8.0;交聯(lián)反應(yīng)溫度為80°C，交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間為Ih;所 述S聚憐酸鋼的用量為淀粉總質(zhì)量的的1 %。
[0018] 作為優(yōu)選，所述步驟(4)中酶解反應(yīng)抑為7.0,酶解溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間為15h。
[0019] 本發(fā)明針對(duì)原淀粉比表面積小，W及酶解淀粉存在的一些問題，結(jié)合超微粉碎技 術(shù)和交聯(lián)反應(yīng)的特點(diǎn)，利用先交聯(lián)后酶解的復(fù)合改性方法，首先將淀粉進(jìn)行超微粉碎W提 高原淀粉的比表面積，其次利用交聯(lián)反應(yīng)W提高淀粉的比表面積和機(jī)械強(qiáng)度，之后再將交 聯(lián)后淀粉經(jīng)過多種淀粉酶的協(xié)同酶解作用后，淀粉顆粒表面形成許多微孔結(jié)構(gòu)，運(yùn)有助于 進(jìn)一步增加交聯(lián)淀粉的比表面積和孔容積，從而進(jìn)一步提高交聯(lián)淀粉的吸附能力。此外，交 聯(lián)后的淀粉機(jī)械強(qiáng)度增加，再經(jīng)酶解后避免出現(xiàn)淀粉顆粒塌陷或破損的不良現(xiàn)象。
[0020] 本發(fā)明另一目的是將如上所述方法制備的交聯(lián)-酶解復(fù)合超微改性淀粉作為吸附 劑應(yīng)用在含重金屬離子和污染物的工業(yè)廢水中的，用于有效處理工業(yè)廢水。
[0021 ]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0022] 1、本發(fā)明采用特定比例的多種淀粉作為改性原料，經(jīng)超微粉碎和交聯(lián)-酶解復(fù)合 法改性后能顯著地增加了多孔淀粉的表面積、孔深和孔容等結(jié)構(gòu)參數(shù)，且本發(fā)明對(duì)陽(yáng)離子 染料（陽(yáng)離子紅GTL、陽(yáng)離子黃X-6G)和有害重金屬離子(Cu 2+、Cd2+、化2+、Cr6+、Hg2+、Ni)具有 很強(qiáng)的吸附性能，可用于有效去除含重金屬離子和污染物的工業(yè)廢水處理。
[0023] 2、本發(fā)明首先采用超微粉碎機(jī)將玉米、紅馨、馬鈴馨=種淀粉分別進(jìn)行超微粉碎 至粒徑為10-50WI1的超微淀粉;其次W =聚憐酸鋼作為交聯(lián)劑，確定最佳淀粉交聯(lián)條件，最 大程度地與淀粉中-OH發(fā)生取代反應(yīng)，使淀粉表面接帶上憐酸基團(tuán)，整個(gè)淀粉帶上負(fù)電荷W 與帶正電荷的陽(yáng)離子化學(xué)結(jié)合，最后Wa-淀粉酶和異淀粉酶作為酶解反應(yīng)的酶，經(jīng)兩種酶 協(xié)同效應(yīng)，確定交聯(lián)淀粉的最佳復(fù)合酶解條件，經(jīng)協(xié)同酶解作用后，淀粉顆粒表面形成許多 微孔結(jié)構(gòu)，運(yùn)有助于進(jìn)一步增加交聯(lián)淀粉的比表面積和孔容積，從而進(jìn)一步提高交聯(lián)淀粉 的吸附能力。
[0024] 3、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，吸附劑能自身降解，是一種天然環(huán)保的綠色吸附 劑。
[0025] 4、本發(fā)明W來(lái)源廣泛、顆粒粒徑較大的馬鈴馨、玉米和紅馨淀粉為主要原料，作為 一種新型的綠色吸附劑，不僅將馨類和谷類轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品，而且還拓寬了多孔淀粉 的應(yīng)用范圍和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0026] W下通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步解釋說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員清 楚，在下文中，如果未特別說明，本發(fā)明所用材料、設(shè)備和操作方法是本領(lǐng)域公知的。
【具體實(shí)施方式】
[0027] -種交聯(lián)-酶解復(fù)合超微改性淀粉吸附劑的制備方法，包括如下步驟：
[0028] (1)將玉米、紅馨、馬鈴馨=種淀粉分別干燥至水分含量小于1%，然后采用超微粉 碎機(jī)分別進(jìn)行超微粉碎，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速3500;r/min，旋風(fēng)分離器轉(zhuǎn)速3000;r/min，粉碎時(shí)間化，得 到粒徑為10-50皿的超微淀粉;然后將玉米、紅馨、馬鈴馨S種超微淀粉W質(zhì)量比1:4:3的比 例混合均勻后加入水中攬拌得淀粉乳液;淀粉總質(zhì)量與水的質(zhì)量比W40:60為宜。
[0029] (2)用質(zhì)量濃度3%的氨氧化鋼溶液調(diào)整淀粉乳液pH至7.5-8.5，然后加入S聚憐 酸鋼溶液，充分混合后，