ST-T 接枝淀粉的可生化量分析

汤月华，吴海燕，王 霞，张 翔，王晓广*

（1. 武汉纺织大学 纺织与材料学院, 湖北 武汉 430073; 2. 武汉中升化学品厂, 湖北 武汉 430064）

ST-T 接枝淀粉的可生化量分析

汤月华1，吴海燕2，王 霞2，张 翔1，王晓广1*

（1. 武汉纺织大学 纺织与材料学院, 湖北 武汉 430073; 2. 武汉中升化学品厂, 湖北 武汉 430064）

通过可生化量即生化需氧量(BO D)与化学需氧量(CO D)的比值对一种已在市场中得到应用的接枝淀粉(ST-T)进行生物降解性评价。测定结果表明ST-T的可生化量的平均值是0.340，是PVA的27-85倍，也比酸解淀粉的可生化量值略高，具有十分优异的生物降解性。

可生化量；生化需氧量；化学需氧量；接枝淀粉

在纺织厂的生产中，除单纤长丝、加捻长丝、变形丝、网络度较高的网络丝外，大多数经纱在织造前都必须经过上浆，目的是通过浆纱赋予经纱抵御外部复杂机械力作用的能力，经纱的耐磨性得到改善，纱线毛羽帖伏，表面光滑和纤维的集束性得到改善，纱线断裂强度提高，提高经纱的可织性，所以浆纱是织造不可缺少的一环[1]。

纺织经纱上浆所用的粘着剂主要有淀粉、聚乙烯醇（PVA）和聚丙烯酸酯三大类。淀粉由于其经济性、环保和资源的再生性是目前使用最为广泛的主浆料， PVA因其优异的耐织性几乎无可取代，但不易降解，织物退浆排放污染环境，已成为印染污染的主要成分之一，为此我国行业协会从1999年提出不用PVA[2,3]，不用PVA已成为纺织经纱上浆最为迫切解决的难题，在强调绿色经济和可持续发展的现代社会，用淀粉取代PVA就成为棉纺织行业的追求的目标，而接枝淀粉作为取代PVA的“绿色浆料”已成为纺织浆料行业的广泛共识和研究方向[4,5]。接枝淀粉作为一种取代PVA的浆料逐渐被企业接受，但由于接枝淀粉所采用的接枝单体和接枝率的不同，其生物降解性同样受到质疑，如醋酸乙烯（VAc）单体接枝淀粉接枝部分（PVAc）的可生化量与PVA就没有什么区别，因此，评价接枝淀粉的可降解性显得非常迫切。本文对已在山东、河南、湖北等部分纺织厂所应用的ST-T接枝淀粉的可生化量进行分析，并籍由此为接枝淀粉的生物降解性评价提供参考。

1 实验部分

1.1 原料与设备

ST-T接枝淀粉，接枝率8.6 %，武汉中升化学品厂；

带风扇的恒温培养箱，多通道空气泵装置，全玻璃回流装置，KDN-04型消化炉等。

1.2 试验试剂

符合 GB 6682-92 规定的3 级蒸馏水（水中铜离子的浓度小于等于 0.01 mg/L，不含有氯或氯胺等物质）；七水合硫酸镁（MgSO4·7H2O，分析纯）；六水合氯化铁（FeCl3·6H2O，分析纯）；葡萄糖（C6H12O6，优级纯）；谷氨酸（HOOC-CH2-CH2-CHNH2-COOH，优级纯）；丙烯基硫脲，无水氯化钙，重铬酸钾，邻菲罗啉，硫酸亚铁，浓硫酸，硫酸银，硫酸汞，分析纯。

1.3 试验方法

1.3.1 BOD 的含量测定

实验中用到的接种水、盐溶液、稀释水、接种的稀释水及化学试剂均按照国家行业标准[7,8]配置。

取2 ml的2 g/L ST-T 接枝淀粉溶液加入到已接种的稀释水1000 ml中混匀，将试验样品温度升至约20℃，然后在半充满的容器内摇动样品，以便消除可能存在的过饱和氧。用接种稀释水进行平行空白试验测定。

将两种接种水的水样按采用的稀释比用虹吸管充满两个培养瓶，赶走瓶壁空气泡，盖上瓶盖，分为两组，每组都含有一瓶选定稀释比水样和一瓶空白溶液，置入培养箱并在暗中放置5天。

在计时起点测量每瓶中的溶氧量，在计时结束再分别测定每瓶中的溶氧量，测试步骤如下：

（1）溶解氧的固定

取样之后，立即向盛有样品的细口瓶中加1 ml二价硫酸锰溶液和2 ml碱性碘化物，使用细尖头的移液管，将移液管口插入到到液面以下，小心盖上塞子，避免把空气泡带走，将细口瓶上下颠倒转动几次，使瓶内的成分充分混合，静置沉淀最少5 min，然后再重新颠倒混合，保证混合均匀，将细口瓶运送至实验室。

（2）游离碘

确保所形成的沉淀物已沉降在细口瓶下三分之一部分，缓慢加人1.5 m1硫酸溶液，盖上细口瓶盖，然后摇动瓶子，要求瓶中沉淀物完全溶解，并且碘已均匀分布。

（3）滴定

称取细口瓶内的水样体积V1转移到锥形瓶内，用硫代硫酸钠滴定，加淀粉溶液作为指示剂，在接近滴定终点时，记录消耗硫代硫酸钠溶液的体积V2。

1.3.2 BOD 测定结果与计算

式中：M1—氧的分子量，M1=32；

V1—滴定时样品的体积，ml，取V1=100 ml；

V2—滴定样品时所耗去硫代硫酸钠溶液的体积，ml；

c—硫代硫酸钠溶液的浓度，mol/L；

V′—二价硫酸锰溶液和碱性碘溶液的体积）。

根据需要和接种水的来源，取湖水和土壤两种接种水[8]，向每升稀释水中加1.0-5.0 ml接种水，将已接种水在约20 ℃下保存8 h，取该两种接种水加盐溶液得接种的稀释水，每种各两组，做空白试验，稀释水样BOD0= DO0'－DO0（表1）。

表1 两组接种稀释水的BOD含量值

将浓度2 g/L的淀粉溶液稀释500倍后加入接种稀释水中，测得水样试剂的溶氧量，水样试剂BOD = DO1

'－DO1－BOD0，则2 g/L的淀粉溶液为BOD*500（表2）。

表2 两组水样试剂的BOD含量值

1.3.3 COD 的含量测定

实验中用到的化学试剂均按照国家行业标准[9,10]配置。

硫酸亚铁铵标定： 准确吸取10.00 mL重铬酸钾标准溶液于500 mL锥形瓶中，加水稀释至110 mL左右，缓慢加入30 mL浓硫酸，摇匀.冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15 mL），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。

取20 mL水样，加入10 mL的重铬酸钾，插上回流装置，再加入30 mL硫酸硫酸银，加热回流 2 h，冷却后，用90.00 mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶，溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量V1。

测定水样的同时，取20.00 mL重蒸馏水，按同样操作步骤作空白实验，记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量V0。

1.3.4 COD 测定结果与计算

式中：V0/ml—硫酸亚铁铵滴定空白试验的体积

V1/ml—硫酸亚铁铵滴定水样的体积，V/ml—水样的体积

C（g/L）—硫酸亚铁铵的浓度实验中以2 g/L的ST-T 接枝淀粉溶液为水样，通过稀释10倍来测定其COD值，最终测得2 g/L ST-T 接枝淀粉COD平均值为1940左右。

2 结果与讨论

测得ST-T的生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD），得出ST-T的可生化量的平均值是0.340（表3），通过对比可知ST-T拥有非常可观的降解性，甚至比公认的容易被降解的酸解淀粉的可生化量的值略高（表4），是良好的生物、化学可降解的纺织浆料。

3 结论

本文按照国家行业标准测定了ST-T 接枝淀粉的生物需氧量和化学需氧量，通过BOD/COD来反映ST-T 接枝淀粉的可生化量，得出ST-T的可生化量的平均值是0.340，相比于PVA的可生化量0.004-0.009，其可降解性甚高。测试结果表明ST-T的可生化量甚至比公认的容易被降解的酸解淀粉的可生化量值略高，其拥有非常可观的降解性，应用于纺织浆料能降低污染物的排放并有益于环境保护。

表3 2 g/L ST-T的可生化量BOD/COD

表4 ST-T与其他淀粉及PVA的可生化量对比[6]

[1] 范学荣, 荣瑞萍, 纪惠君. 纺织浆料检测技术[M]. 北京: 中国纺织出版社, 2007.

[2] 赵媛媛. “不用PVA”进程中的重要里程碑 “全国浆料和浆纱技术2008年会”主推环保浆料[J]. 纺织服装周刊, 2008. 20.

[3] 赵媛媛. “无PVA上浆”让纺织品更环保[J]. 纺织服装周刊, 2008, 36.

[4] 张斌, 等. 替代PVA 的接枝变性淀粉浆料的研究[R]. 东华大学学报, 2005, 31(6): 86-89.

[5] 周永元. 纺织浆料的现状与发展[J]. 棉纺织技术, 2000, 7: 389-393.

[6] 俞震东. 变性淀粉的开发与进展和替代PVA的前景[R]. 中国淀粉工业协会变性淀粉专业委员会第八次学术报告经验交流会, 2005,2.

[7] GB/T 7488-1987, 水质五日生化需氧量（BOD5）的测定. 非稀释法和稀释接种法[S].

[8] GB/T 7489-1987, 水质溶解氧的测定. 碘量法[S].

[9] HJ/T 399-2007, 水质化学需氧量的测定. 快速消解分光光度法[S].

[10] GB/T 11896, 水质氯化物的测定. 硝酸银滴定法[S].

Biodegradability Quantity Analysis of ST-T Grafted Starch

TANG Yue-hua1, WU Hai-yan2, WANG Xia2, ZHANG Xiang1, WANG Xiao-guang1

(1. Institue of Textile and Material, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China; 2. Wuhan Zhongsheng Chemical Company, Wuhan Hubei 430064, China)

Evaluation of biodegradability is conducted on graft starch (ST-T) that has been applied in the market by testing biodegradability quantity (the ratio of BOD and COD). Result shows that average biodegradability quantity of ST-T is 0.340, 27-85 times as that of PVA, and slightly higher than that of acidolysis starch, featured by its extraordinarily excellent biodegradability.

biodegradability quantity；BOD；COD；grafted starch

TS111.8

A

1009－5160(2010)03－0005－03

*通讯作者：王晓广（1962-），男，副教授，研究方向：纺织浆料.

2010年中国纺织工业协会科技指导性项目（2010017）.