專利名稱：以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水直接利用技術(shù)，尤其是涉及利用絮凝劑的海水凈化方法。
背景技術(shù)：
沿海城市面對(duì)淡水供應(yīng)日趨緊張的嚴(yán)峻形勢(shì)和直接取用海水得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，積 極推廣海水在工業(yè)和城市生活中的應(yīng)用勢(shì)在必行。采用海水淡化和海水直接利用技術(shù)已成 為緩解淡水資源緊缺局面的有效途徑。當(dāng)代水資源面臨的首要問題是水質(zhì)，是水質(zhì)普遍惡 化的問題，海水水質(zhì)也不例外。水質(zhì)的重要性在于達(dá)不到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水資源，水量再多 也沒有用。近岸海域海水水質(zhì)的惡化不僅減少了海水資源的有效水量，而且為海水資源利 用技術(shù)的研究提出了更高的要求。海水利用工程所用海水一般為近岸海水，由于近岸海域污染的不斷加劇，近岸海 水必須經(jīng)過凈化處理后才能使用，其凈化處理效果直接影響著海水利用工程后續(xù)流程的運(yùn) 行工況及運(yùn)行成本。所以，開發(fā)無害化海水凈化高新技術(shù)已是大勢(shì)所趨。絮凝沉降法是目前普遍采用的水凈化處理方法，利用絮凝劑使水中懸浮粒子集聚 變大，進(jìn)而形成絮團(tuán)并沉降，達(dá)到凈化水的效果。絮凝沉降法采用的絮凝劑大致可分為無機(jī) 絮凝劑、有機(jī)合成高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑三類。無機(jī)絮凝劑，如硫酸鋁、聚合氯 化鋁、聚合硫酸鐵等，會(huì)給水處理中帶來大量的無機(jī)離子，部分無機(jī)離子會(huì)影響生物的生長 發(fā)育和危害人類健康，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的二次污染。有機(jī)高分子絮凝劑較無機(jī)絮凝劑具有 吸附架橋能力強(qiáng)、絮凝效果好、適用范圍廣、投加量少、絮凝速度快、PH值及溫度影響較小、 形成的絮體過濾性好等優(yōu)點(diǎn)。以聚丙烯酰胺(PAM)為主體的合成有機(jī)高分子水處理劑，雖 然有投加量少、絮體粗大、受水質(zhì)影響小等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其存在一定的問題，如對(duì)絮凝的膠 體表現(xiàn)出很大程度的選擇性，絮凝后的上層清液清澈程度較差，本身不易被生物降解而影 響后續(xù)處理，最令人擔(dān)憂的是有機(jī)合成高分子絮凝劑是否會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生長期的影響。 聚丙烯酰胺單體本身有毒，或多或少殘留在聚合物內(nèi)，影響其在水處理時(shí)的安全性。天然高 分子絮凝劑是采用自然界天然高分子物質(zhì)為原料(如淀粉、木質(zhì)素、甲殼素、植物膠等)經(jīng) 提取改性后制得的水處理藥劑，無毒，能完全生物降解，具有較長的分子鏈和較多的官能基 團(tuán)，能迅速吸附凝聚有機(jī)顆粒長成粗大的架橋絮凝體(礬花)，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污 染，在水處理應(yīng)用中越來越受到人們的重視。殼聚糖是除蛋白質(zhì)以外數(shù)量最大的含氮天然有機(jī)化合物，分子鏈上分布著許多羥 基、氨基以及N-乙酰氨基，具有良好的生物相容性和生物可降解性，是天然高分子絮凝劑 中具有良好絮凝性能的新型品種，在水處理中的應(yīng)用日益廣泛。近年來，對(duì)殼聚糖及其衍生 物在水處理中的應(yīng)用研究非?；钴S。然而，殼聚糖的溶解性能較差，只能溶于某些稀酸，不 溶于水、堿性溶液和大部分有機(jī)溶劑，殼聚糖的溶解性等自身因素的阻礙極大地限制了其 應(yīng)用的廣泛性。通過對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)修飾形成殼聚糖衍生物可有效改善其溶解性。盡管天然高分子絮凝劑用于淡水凈化處理的應(yīng)用日益廣泛，但是，目前尚沒有專 門用于海水凈化的天然高分子絮凝劑及其海水凈化處理方法，使用現(xiàn)有的淡水絮凝劑凈化海水往往不盡如人意，投加量大，產(chǎn)生的沉積物較多且易對(duì)水體造成二次污染。海水是一 個(gè)含有多種無機(jī)物和有機(jī)物的復(fù)雜而巨大的溶液體系，海水中膠體的絮凝沉降有其特殊規(guī) 律。如何選擇絮凝劑，是降低海水預(yù)處理成本的關(guān)鍵。根據(jù)海水的特性，研制既具有較強(qiáng)的 電中和能力和吸附能力、又具備較好的穩(wěn)定性和安全性、不產(chǎn)生二次污染的專用的天然高 分子絮凝劑及其海水凈化處理方法，在海水資源利用技術(shù)研究中具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中還沒有專門用于海水凈化的絮凝劑及其應(yīng)用方法，本發(fā)明推出一 種將殼聚糖羧甲基化衍生物與聚合氯化鐵組合使用，形成利用新的天然高分子絮凝劑、具 備較好穩(wěn)定性和安全性、不產(chǎn)生二次污染的專用海水凈化處理方法。本發(fā)明所涉及的以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法，其步驟包括將水溶 性羧甲基殼聚糖(CMC)與聚合氯化鐵(PFC)分別配制成水溶液，先后投放入海水中，攪拌后 靜沉，除去沉淀物得到凈化的海水。投放的羧甲基殼聚糖、聚合氯化鐵與海水的質(zhì)量比例 為海水羧甲基殼聚糖聚合氯化鐵=1噸2 2. 5克10 20克。所配制成的羧甲基殼聚糖水溶液為1升水中含有2克羧甲基殼聚糖；所配制成的 聚合氯化鐵水溶液為1升水中含有5 10克聚合氯化鐵的溶液。所選用的羧甲基殼聚糖的羧甲基取代度為0. 6 0. 8，脫乙酰度為50 90% ；所 選用的聚合氯化鐵中氧化鐵(Fe203)為14 15%，鹽基度5. 3 6. 6%。 所選用海水的pH為5 7，調(diào)整海水pH的酸選自稀鹽酸、稀硫酸或硼酸，調(diào)整海水 PH的堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨。向海水中投放羧甲基殼聚糖水溶液和聚合氯化鐵水溶液時(shí)，按上述質(zhì)量比，先投 放聚合三氯化鐵水溶液，在300轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)快速攪拌1-2分鐘，再投放羧甲基殼聚糖水溶 液，降低轉(zhuǎn)速至60轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)慢速攪拌15-20分鐘，靜沉15-20分鐘，然后除去沉淀物得到 凈化的海水。本發(fā)明涉及的以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法工藝操作簡易，原料來源 方便，投加量小，成本低廉；絮凝劑沉淀速度快，易于生物降解，避免對(duì)水體造成二次污染； 凈化效率高，海水中濁度去除率達(dá)90%以上，COD^去除率達(dá)到51%以上。本方法除用于海 水凈化預(yù)處理外，也可用于海水利用后排污水的處理，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體技術(shù)方案做進(jìn)一步描述。實(shí)施例1取2克羧甲基殼聚糖(羧甲基取代度為0.75，脫乙酰度為84.4%)和5克聚合氯 化鐵(Fe203氧化鐵為14%，鹽基度5.4% )分別溶解于1升的去離子水中配制成溶液。取1升天津塘沽近岸海水(海水水質(zhì)參數(shù)濁度為30. 2 50. 5NTU，pH值為 7. 49 8. 14，73 4. 61mg/L)放入攪拌器中，并滴加稀鹽酸將海水pH值調(diào)至 6. 50取配制的4毫升聚合氯化鐵溶液投放至攪拌器的海水中，以300轉(zhuǎn)每分鐘快速攪 拌2分鐘，產(chǎn)生大量絮體顆粒，再加入配制的1毫升羧甲基殼聚糖溶液，以60轉(zhuǎn)每分鐘慢速
4攪拌20分鐘，靜沉20分鐘。取上清液測(cè)定海水的濁度、CODtfa,計(jì)算得濁度去除率為92.5%, CODtfa去除率為51. 5%。實(shí)施例2將1克羧甲基殼聚糖(羧甲基取代度為0. 68，脫乙酰度為78. 2% )和7克聚合氯 化鐵(Fe2O3氧化鐵為14. 3%，鹽基度5. 8% )分別溶解于1升的去離子水中配制成溶液。取1升天津塘沽近岸海水(海水水質(zhì)參數(shù)濁度為30. 2-50. 5NTU，pH值為 7. 49-8. 14，CODtfa為2. 73-4. 61mg/L)放入攪拌器中，并滴加稀硫酸將海水pH值調(diào)至5. 6。取配制的2. 5毫升聚合氯化鐵溶液投放至攪拌器的海水中，以300轉(zhuǎn)每分鐘快速 攪拌2分鐘，產(chǎn)生大量絮體顆粒，再加入配制的3毫升羧甲基殼聚糖溶液，以60轉(zhuǎn)每分鐘慢 速攪拌1分鐘，再加入配制的3毫升羧甲基殼聚糖溶液，降低轉(zhuǎn)速至60轉(zhuǎn)每分鐘慢速攪拌 20分鐘，靜沉20分鐘。取上清液測(cè)定海水的濁度、CODtfa,計(jì)算得濁度去除率為92. 5 %，CODtfa 去除率為51. 5%。實(shí)施例3將2克羧甲基殼聚糖(羧甲基取代度為0.82，脫乙酰度為78. 2% )和10克聚合 氯化鐵(Fe2O3氧化鐵為14. 8%，鹽基度6. )分別溶解于1升的去離子水中配制成溶液。取1升天津塘沽近岸海水(海水水質(zhì)參數(shù)濁度為35. 5NTU，pH值為8. LCODfc為 3.71mg/L)放入攪拌器中，并滴加稀鹽酸將海水pH值調(diào)至6. 7。取配制的1. 5毫升聚合氯化鐵溶液投放至攪拌器的海水中，以300轉(zhuǎn)每分鐘快速 攪拌2分鐘，產(chǎn)生大量絮體顆粒，再加入配制的2毫升羧甲基殼聚糖溶液，以60轉(zhuǎn)每分鐘慢 速攪拌1分鐘，再加入配制的3毫升羧甲基殼聚糖溶液，降低轉(zhuǎn)速至60轉(zhuǎn)每分鐘慢速攪拌 20分鐘，靜沉15分鐘。取上清液測(cè)定海水的濁度為2. 5NTU, CODtfa為1. 8mg/L。
權(quán)利要求
一種以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法，其特征在于，將水溶性羧甲基殼聚糖與聚合氯化鐵分別配制成水溶液，先后投放入海水中，攪拌后靜沉，除去沉淀物得到凈化的海水；投放的羧甲基殼聚糖、聚合氯化鐵與海水的質(zhì)量比例為海水∶羧甲基殼聚糖∶聚合氯化鐵＝1噸∶2～2.5克∶10～20克；所配制成的羧甲基殼聚糖水溶液為1升水中含有1～2克羧甲基殼聚糖，聚合氯化鐵水溶液為1升水中含有5～10克聚合氯化鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法，其特征在于，所 述將羧甲基殼聚糖水溶液與聚合氯化鐵水溶液分別投放入海水并攪拌的過程中，先投放聚 合氯化鐵水溶液，在300轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)快速攪拌1-2分鐘，再投放羧甲基殼聚糖水溶液，降低 轉(zhuǎn)速至60轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)慢速攪拌15-20分鐘，靜沉15-20分鐘，然后除去沉淀物得到凈化的 海水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法，其特征在于，所 選用的羧甲基殼聚糖的羧甲基取代度為0. 6 0. 8，脫乙酰度為50 90% ；所選用的聚合 氯化鐵中氧化鐵(Fe2O3)為14 15%，鹽基度5. 3 6. 6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法，其特征在于，所 選用海水的pH為5 7，調(diào)整海水pH的酸選自稀鹽酸、稀硫酸或硼酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法，其特征在于，所 選用海水的pH為5 7，調(diào)整海水pH的堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨。
全文摘要
一種以羧甲基殼聚糖作絮凝劑的海水凈化方法，將水溶性羧甲基殼聚糖(CMC)與聚合氯化鐵(PFC)分別配制成水溶液，先后投放入海水中，攪拌后靜沉，除去沉淀物得到凈化的海水。投加的羧甲基殼聚糖、聚合氯化鐵與海水的質(zhì)量比例為海水∶羧甲基殼聚糖∶聚合氯化鐵＝1噸∶2～2.5克∶10～20克。羧甲基殼聚糖水溶液為1升水中含有2克羧甲基殼聚糖，聚合氯化鐵水溶液為1升水中含有5～10克聚合氯化鐵。本發(fā)明涉及的海水凈化方法工藝操作簡易，原料來源方便，避免對(duì)水體造成二次污染，凈化效率高。本方法除用于海水凈化預(yù)處理外，也可用于海水利用后排污水的處理，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F103/08GK101838040SQ20101014523
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者寇希元, 張秀芝, 張雨山, 王靜 申請(qǐng)人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所