毕业论文课题相关文献综述

1.1淀粉的基本介绍

淀粉是由葡萄糖组成的多糖类碳水化合物，它一般以直径为1-10微米或更大一些的微粒形式存在，这些颗粒主要沉积在植物的种子、块茎或根部中，与蛋白质、纤维、油脂、糖及矿物质等共同存在。含淀粉的农作物种类很多，但只有少数几种被广泛地用于商品淀粉的生产，玉米是制取淀粉的最主要来源，其它还有小麦、马铃薯、木薯、甘薯等。淀粉颗粒不溶于水，工业上便是利用这种性质，采用湿磨法工艺，将非淀粉杂质去除，得到高纯度的淀粉产品。

淀粉的基本构成单位为D-吡喃葡萄糖，葡萄糖脱去水分子后经糖苷键连接在一起所形成的共价聚合物就是淀粉分子。淀粉属于多聚葡萄糖，游离葡萄糖分子式以C6H12O6表示，脱水后葡萄糖单位则为C6H10O5，因此淀粉分子可写成(C6H10O5)n，n为不定数。普通淀粉按结构可以分为直链淀粉和支链淀粉两种，直链淀粉中脱水葡萄糖结构单元之间主要通过α-D-1,4糖苷键连接，支链淀粉分子中葡萄糖基除了α-D-1,4糖苷键连接外，分支位置以α-D-1,6糖苷键连接。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的含量和聚合度（DegreeofPolymerization，简称DP）因品种不同而异。其中直链淀粉的平均聚合度为80~3000，相对分子质量约为5104-1.5105，有较强的凝沉性，支链淀粉的平均聚合度为100万以上，相对分子质量约为4105，具有很高的黏度。

淀粉颗粒是由支链淀粉和直链淀粉排列而成的，其结构非常复杂，含有结晶区和无定形区。支链淀粉中较短的链组成双螺旋结构，其中的一部分形成了微晶区，剩余的螺旋结构和微晶区共同组成了淀粉颗粒的半结晶区，淀粉的其余部分称之为无定形区。淀粉颗粒的无定形区是直链淀粉和支链淀粉的长链组成的。淀粉颗粒中存在半结晶区和无定形区的交替层。淀粉倒入冷水中，搅拌成乳白色、不透明的悬浮液称为淀粉乳。停止搅拌淀粉慢慢沉淀（因淀粉的密度较大，又不溶于水），将淀粉乳加热，淀粉颗粒吸水膨胀，发生在无定形区域，结晶束具有弹性，仍保持颗粒结构。随温度上升，吸收水分更多，体积膨胀更大，达到一定温度后，高度膨胀的淀粉间相互接触，变成半透明的粘稠糊状，称为淀粉糊。这种由淀粉乳转变成糊的现象称为糊化。淀粉糊并不是真正的溶液，而是以高度膨胀颗粒呈不溶的胶体存在（除一部分支链淀粉被溶于水外）。

淀粉发生糊化时的温度称为糊化温度，有时也称为胶化温度。淀粉的糊化温度随其品种的不同而有差异，这是因为不同品种的淀粉颗粒结构强度不同，吸水膨胀的难易也不一样的缘故。许多非水溶剂如液态氨、甲醛、甲酸、氯乙酸、二甲亚砜等，由于它们能破坏淀粉颗粒中分子间的氢键或与淀粉形成可溶性配合物，从而促进淀粉发生糊化。某些化学试剂如碱、盐和醇等也能降低或提高淀粉糊化作用的温度以及影响糊化进行的程度。

1.2阳离子淀粉的制备

淀粉衍生物作为工业絮凝剂的研究开始于上世纪60年代。由于废水处理中大部分微细颗粒和胶体都有负电荷，因此对淀粉进行阳离子改性是一个重要研究方向。阳离子淀粉在工业废水中是优良的高分子絮凝剂和阴离子交换剂，可以吸附带负电荷的有机或无机悬浮物质，有效的除去废水中的铬酸盐、重铬酸盐、亚铁氰化钠、钼酸盐、高锰酸盐、阴离子表面活性剂等，其交换容量与阳离子化的取代度有关。根据阳离子淀粉氨基类型，可以分为季铵烷基醚、叔胺烷基醚、伯或仲胺烷基醚，杂类（如亚胺等淀粉醚）。由于季铵型阳离子淀粉在酸性和碱性条件下都能保持其阳电荷，在全pH范围内呈电性，因此pH适用范围宽，且比其它类型的阳离子淀粉具有更优异的絮凝效果，因此常选择季铵型阳离子淀粉用作絮凝剂。阳离子淀粉的生产方法一般有三种，即湿法、干法和有机溶剂法。目前，工业上主要采用湿法。淀粉与阳离子试剂的反应，主要发生在单元葡萄糖基的2、3、6位的活性羟基上。衡量阳离子淀粉变性程度的主要指标是取代度（DS），即每摩尔葡萄糖基上，活性羟基被取代的摩尔数。由此可见，理论上取代度最大为3。

1.2.1湿法

湿法是目前工业上经常使用的方法。湿法又称水溶剂法，是以水为分散介质，将淀粉配成淀粉乳液，然后加入醚化剂和碱，在低于糊化温度下反应，反应结束后用酸中和，再经离心，洗涤，干燥得成品。此法优点是反应条件温和，生产设备简单，产品杂质少，质量稳定；但其弊端不少：反应时间长，反应效率低，必须增加化学试剂如催化剂、抗凝胶剂等，因此后处理时，需要用大量溶剂洗涤以除去这些盐类，造成淀粉流失和严重废水污染。

1.2.2干法