一種基于天然高分子的三元共聚絮凝劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于天然高分子的三元共聚絮凝劑及其制備方法，屬于有機(jī)高分子材料和水處理絮凝劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水資源污染已是一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問題，污水中的重金屬離子、農(nóng)藥、殺蟲劑和環(huán)境激素等對(duì)人類的健康帶來巨大的威脅。多年的實(shí)踐和研宄表明，廢水處理過程中加入絮凝劑混凝污水中的污染物質(zhì)是一種有效的方法之一，它具有工藝簡(jiǎn)單和成本低廉的特點(diǎn)，因此國(guó)內(nèi)外研宄者對(duì)絮凝劑的研制非常重視。近年來，隨著石油危機(jī)的日益嚴(yán)重和人類環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，研宄者開始不斷探索各種天然、廉價(jià)和高效的絮凝材料。目前廣泛被使用的天然高分子主要有:纖維素、淀粉、甲殼素、殼聚糖、木質(zhì)素、黃腐酸和海藻酸鈉等。天然高分子作為絮凝劑材料有其獨(dú)特的特點(diǎn)，首先其原料無毒或低毒，可生物降解，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。其次材料來源廣泛，價(jià)格低廉。最重要的是天然高分子具有多個(gè)活性基團(tuán)，適用性強(qiáng)。如能開發(fā)出基于天然高分子的高效絮凝劑，其應(yīng)用前景將十分廣闊(Lee CS, RobinsonJ, Chong MF.A review on applicat1n of flocculants in wastewater treatment.Process Safety and Environmental Protect1n.2014;92:489-508)。但天然高分子本身分子量較低，分子量分布寬，絮凝效果相比于合成高分子絮凝劑還有一定的差距。為解決其絮凝效果的問題，可采用天然高分子和合成高分子進(jìn)行接枝共聚，取其各自的優(yōu)點(diǎn)，提高其分子量，從而提高絮凝能力。
[0003]目前，將天然高分子通過化學(xué)改性或接枝共聚的方法制備各種絮凝劑的技術(shù)已見公開報(bào)導(dǎo)。CN102745789A公開了丙烯酰胺和腐殖酸共聚合成了油田廢水用可生化功能性絮凝劑，提高了絮凝劑的耐鹽性，耐礦化度可高達(dá)50000mg/L。但其主要成分為合成高分子聚丙烯酰胺，天然高分子腐殖酸的含量較低。而將多個(gè)天然高分子通過合成高分子連接，形成更高分子量絮凝劑的研宄和應(yīng)用還少見報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要設(shè)想是采用陽離子的殼聚糖和陰離子的木質(zhì)素或黃腐酸為天然高分子原料，利用丙烯酰胺將陽離子和陰離子的天然高分子接枝共聚，形成分子量更高、活性基團(tuán)更多的高效三元共聚高分子絮凝劑。該絮凝劑將兼具陽離子和陰離子絮凝劑的特點(diǎn)，并具有價(jià)格低廉和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明中基于天然高分子的三元共聚絮凝劑的制備方法具體如下:(I)配制質(zhì)量濃度為2?4%的殼聚糖溶液。(2)配制質(zhì)量濃度為5?10%的木質(zhì)素或黃腐酸溶液。(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，質(zhì)量濃度在2?4%之間。(4)加入等摩爾體積濃度的過硫酸鉀/硫代硫酸鈉作為引發(fā)劑，其總引發(fā)劑濃度控制在0.04?0.08 mol/L之間。(5)反應(yīng)溫度控制在50?70°C之間，攪拌恒溫反應(yīng)8?10小時(shí)。(6)反應(yīng)結(jié)束后加入乙醇析出絮凝劑，過濾、洗滌、低溫干燥得成品。
[0006]本發(fā)明制得的基于天然高分子的三元共聚絮凝劑為粉末狀，顏色基本為白色，略帶棕色。該絮凝劑具有多個(gè)活性基團(tuán)，兼具陽離子和陰離子絮凝劑的特點(diǎn)，分子量高，對(duì)各種電鍍廢水、染料廢水、城市污水、蒙脫土懸浮液等都具有良好的絮凝作用。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式并不局限于此。
[0008]實(shí)施例1:稱取2 g殼聚糖，溶解于100 ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的醋酸水中，稱取5 g堿木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽，溶解于100 ml水中?；旌仙鲜鰞煞N溶液，加入4g丙烯酰胺，電磁攪拌均勻。加入2.16 g的過硫酸鉀和1.26 g的硫代硫酸鈉作為引發(fā)劑?？刂品磻?yīng)溫度為70 V’恒溫反應(yīng)8小時(shí)。向反應(yīng)溶液加入乙醇10ml，析出的固體經(jīng)過濾、洗滌、烘干制得殼聚糖一丙烯酰胺一木質(zhì)素絮凝劑。
[0009]實(shí)施例2:稱取4 g殼聚糖，溶解于100 ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的醋酸水中。稱取10g黃腐酸鉀或黃腐酸鈉，溶解于100 ml水中?；旌仙鲜鰞煞N溶液，加入Sg丙烯酰胺，電磁攪拌均勻。加入4.32 g的過硫酸鉀和2.52 g的硫代硫酸鈉作為引發(fā)劑?？刂品磻?yīng)溫度為50 °C，恒溫反應(yīng)10小時(shí)。向反應(yīng)溶液加入乙醇100ml，析出的固體經(jīng)過濾、洗滌、烘干制得殼聚糖一丙烯酰胺一黃腐酸絮凝劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于天然高分子的三元共聚絮凝劑，包括采用丙烯酰胺接枝共聚陽離子的殼聚糖和陰離子的木質(zhì)素或黃腐酸形成的絮凝劑，其特征在于分別配制質(zhì)量濃度為2?4%的殼聚糖溶液和質(zhì)量濃度為5?10%的木質(zhì)素或黃腐酸溶液，混合上述溶液，加入丙烯酰胺，質(zhì)量濃度在2?4%之間，加入等摩爾體積濃度的過硫酸鉀/硫代硫酸鈉作為引發(fā)劑，其總引發(fā)劑濃度控制在0.04?0.08 mo I/L之間，反應(yīng)溫度控制在50?70°C之間，攪拌恒溫反應(yīng)8?10小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加入乙醇析出絮凝劑，過濾、洗滌、低溫干燥得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天然高分子的三元共聚絮凝劑，其特征在于所使用的殼聚糖分子量在20?40萬之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天然高分子的三元共聚絮凝劑，其特征在于所使用的木質(zhì)素為堿木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽，所使用的黃腐酸為黃腐酸鈉或黃腐酸鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天然高分子的三元共聚絮凝劑制備方法，包括以下步驟: (1)配制質(zhì)量濃度為2?4%的殼聚糖溶液； (2)配制質(zhì)量濃度為5?10%的木質(zhì)素或黃腐酸溶液； (3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，質(zhì)量濃度在2?4%之間； (4)加入等摩爾體積濃度的過硫酸鉀/硫代硫酸鈉作為引發(fā)劑，其總引發(fā)劑濃度控制在 0.04 ?0.08 mol/L 之間； (5)反應(yīng)溫度控制在50?70°C之間，攪拌恒溫反應(yīng)8?10小時(shí)； (6)反應(yīng)結(jié)束后加入乙醇析出絮凝劑，過濾、洗滌、低溫干燥得成品。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于天然高分子的三元共聚絮凝劑及其制備方法，屬于有機(jī)高分子材料和水處理絮凝劑技術(shù)領(lǐng)域。它是采用丙烯酰胺接枝共聚陽離子的殼聚糖和陰離子的木質(zhì)素或黃腐酸形成的絮凝劑。本發(fā)明制得的基于天然高分子的三元共聚絮凝劑為粉末狀，顏色基本為白色，略帶棕色。該絮凝劑兼具陽離子和陰離子絮凝劑的特點(diǎn)，并具有價(jià)格低廉和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)各種電鍍廢水、染料廢水、城市污水、蒙脫土懸浮液等都具有良好的絮凝作用。
【IPC分類】C08F291-00, C02F1-56, C08F220-56
【公開號(hào)】CN104724809
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510156993
【發(fā)明人】樓濤, 汪學(xué)軍
【申請(qǐng)人】青島大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月4日