CN102381747B - 一种澄清剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种澄清剂，其包含季铵盐阳离子聚合物、甲壳素、和酸等。本发明还提供了该澄清剂的制备的方法和应用。本发明所述的澄清剂具有以下优点：1、其具有高效、化学性质稳定的特点；2、在使用过后不会产生沉淀，避免对游泳池水的二次污染，同时降低运营成本；3、适用范围广泛，任何pH值条件下都能够发挥高效的澄清效果。

Description

一种澄清剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子领域，具体而言，本发明涉及一种澄清剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前常用作处理游泳池的澄清剂主要有：聚氯化铝(PAC)、硫酸铝等。由于游泳池水中含有藻类、油脂、以及其他的微小固体颗粒，因此在使用以上游泳池澄清剂处理后，游泳池底会出现颗粒状的沉淀，此种情况的出现会额外的增加游泳池的后续维护成本。同时，以上游泳池澄清剂的作用周期短，用量大，从而增加了游泳池的运营成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型澄清剂。
本发明的目的还在于提供其制备方法和应用。
为了实现，本发明的目的，本发明提供一种澄清剂，其包含下列成分：
4-20重量％的具有下列通式I的季铵盐阳离子聚合物；
Figure BSA00000259742600011
其中，R1为C1-C4的烷基(例如为，甲基、乙基、丙基或丁基)、H、或C2-C4酯基(例如为，乙酯基、丙酯基或丁酯基)；R2和R3各自独立地为C1-C4的烷基，n为2000～4000；
1-20重量％的甲壳素，所述甲壳素的脱乙酰度为50～70％；0.1-10重量％的C1-C4的羧酸或无机酸；
其余为水。
在本文中，术语“甲壳素”为由虾、蟹甲壳提取的含有氨基的多糖类物质。甲壳素又称甲壳质、几丁质、壳聚糖、聚乙酰胺基葡萄糖，是一种特殊的纤维素，也是自然界中少见的一种带正电荷的碱性多糖。
为了便于制备成溶液，在本发明中使用脱乙酰度为50-70％的甲壳素。一般说来，脱乙酰度越高，甲壳素的溶解性约好。适于在本发明中使用的甲壳素是市售可得的，例如，可购自青岛海普生物技术有限公司。
在本发明中，优选的是，在式I所述季铵盐阳离子聚合物中，R1为C1-C3的烷基。
另外，优选地，在式I所述季铵盐阳离子聚合物中，n为2000-3000。
在本发明中，所述羧酸为一元羧酸，例如为甲酸、乙酸、丙酸或丁酸；所述无机酸优选为盐酸、硫酸或磷酸。
为了实现本发明的目的，本发明还提供一种澄清剂的制备方法，该方法包括下列步骤：
1)向酸的水溶液中加入甲壳素、并使之溶解，从而制得甲壳素的水溶液，其中甲壳素和水的重量比为1∶(1～10)；
2)向上述甲壳素的水溶液中加入具有下列通式I的季铵盐阳离子聚合物，搅拌，其中所述季铵盐阳离子聚合物和所述甲壳素的重量比为1∶(1～10)；
其中，R1为C1-C4的烷基、H、C2-C4酯基；R2和R3各自独立地为C1-C4的烷基，n为2000～4000；
3)搅拌均匀，优选用过乳匀的方式进行。
在本发明中，术语“搅拌均匀”是本领域技术人员所熟悉的，其通常是指将溶液搅拌至澄清并且肉眼未见明显颗粒为止。
在本发明所述的方法中，优选的是，所述甲壳素的脱乙酰度为50～70％。
另外，优选地，在式I所述季铵盐阳离子聚合物中，R1为C1-C3的烷基。
优选的是，在式I所述季铵盐阳离子聚合物中，n为2000-3000。
本发明还提供所述的澄清剂在游泳池水处理中的应用。每吨游泳池水可以使用0.1-0.5g本发明的澄清剂，优选的是每吨游泳池水使用0.2-0.25g本发明的澄清剂。在使用本发明的澄清剂处理游泳池水时，将本发明的澄清剂泼洒至水中即可。
本发明人经过深入地研究，发现本发明所述的澄清剂的作用机理如下：
在游泳池内悬浮着很多细小的颗粒和悬浮物，这些悬浮物和细小颗粒无法通过常规澄清剂(例如聚氯化铝)或者沙缸沙子自己的过滤功能析出，从而造成了光线在泳池中的折射并最终造成游泳池视野浑浊不澄清，投入澄清剂后，通过几种絮凝剂的协调作用，发挥阳电荷的中和沉降及高分子的架桥吸附作用，使水中浮游物沉降，使水质澄清。同时在游泳池沙缸内细小沙子表面(0.8-1.5mm)产生细小正负电极，该电极捕捉吸收了很多悬浮在游泳池中的细小颗粒和悬浮物附着在沙缸沙子表面，最终通过冲洗沙缸沙子(反冲洗)将捕捉的细小颗粒等物质排出泳池，从而最终减少光线折射并确保泳池澄清。
本发明所述的澄清剂与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的澄清剂具有高效、化学性质稳定的特点；
2、本发明的澄清剂在使用过后不会产生沉淀，避免对游泳池水的二次污染，同时降低运营成本；
3、本发明的澄清剂适用范围广泛，任何pH值条件下都能够发挥高效的澄清效果；
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1本发明所述的澄清剂的制备
在本实施例中使用的季铵盐阳离子聚合物如下：
其中，R1-R3均为甲基，n为2000。该季铵盐阳离子聚合物购自山东鲁岳化工有限公司。
将10.0g甲酸加入228.5g水中，搅拌溶解。向甲酸水溶液中加入75.0g的甲壳素(脱乙酰度50％，购自青岛海普生物技术有限公司)，搅拌至溶解，从而制得甲壳素的水溶液。向上述甲壳素的水溶液中加入15.0g季铵盐阳离子聚合物搅拌均匀，加入时注意保证混合液中未出现絮状物。在5500转/分下高速乳化1小时，从而制得本发明所述的澄清剂。
实施例2本发明所述的澄清剂的制备
在本实施例中使用的季铵盐阳离子聚合物如下：
Figure BSA00000259742600051
R1为乙基；R2和R3各自独立地为甲基，n为3000。该季铵盐阳离子聚合物购自山东鲁岳化工有限公司。
将15.0g盐酸加入600.0g水中，搅拌溶解。向盐酸水溶液中加入75.0g的甲壳素(脱乙酰度50％，购自青岛海普生物技术有限公司)，搅拌至溶解，从而制得甲壳素的水溶液。向上述甲壳素的水溶液中加入75.0g季铵盐阳离子聚合物搅拌均匀，加入时注意保证混合液中未出现絮状物。在5500转/分下高速乳化1小时，从而制得本发明所述的澄清剂。
实施例3本发明所述的澄清剂的制备
在本实施例中使用的季铵盐阳离子聚合物如下：
Figure BSA00000259742600052
R1为甲基；R2和R3各自独立地为乙基，n为4000。该季铵盐阳离子聚合物购自山东鲁岳化工有限公司。
将5.0g盐酸加入150.0g水中，搅拌溶解。向盐酸水溶液中加入75.0g的甲壳素(脱乙酰度50％，购自青岛海普生物技术有限公司)，搅拌至溶解，从而制得甲壳素的水溶液。向上述甲壳素的水溶液中加入10.0g季铵盐阳离子聚合物搅拌均匀，加入时注意保证混合液中未出现絮状物。在5500转/分下高速乳化1小时，从而制得本发明所述的澄清剂。
试验例1
实验场地：北京某大学室内游泳池；
实验场地基本情况：游泳池2500吨水；使用ESPA牌水泵和沙缸；以及DYNA牌水底吸尘器。沙缸的压力为10IPS。3个水泵同时运作，8小时一个循环；
实验条件：游离氯0.4-0.6，pH值7.0-7.2；
实验过程：将500g的实施例1中制得的样品沿着游泳池四周表面均匀泼洒至完毕。
按照与上文所述相同的方式，使用实施例2和实施例3中制得的澄清剂样品进行实验，不同之处在于其使用量变化，具体用量列于下文表1中。作为对照，使用100g的聚氯化铝(购自石家庄天润，30％)作为澄清剂进行实验。
检测方法：通过镜子折射原理，在确保光线充足的前提下，将一面20X20厘米的平面镜子以与水底成45度角放入水面下10厘米，观察可以看到的水下澄清视野，以一个固定的可以观察到的标杆(通常是入水扶手)为基础，依次拉长观察距离，直至用肉眼无法清楚观察到此标杆为止，记录观察点与标杆的距离。在投澄清剂前观察一次，记录可以观察到的距离。在投入澄清剂后16小时后再观察一次(确保沙缸等游泳池辅助设备运转正常)，记录可以观察到的距离。2个距离相减就是澄清剂澄清产生的效能。实验结果见表1。
表1
Figure BSA00000259742600071
由上述试验可见，本发明所述的澄清剂可产生良好的效果。

Claims (10)

1.一种澄清剂，其特征在于包含下列成分：
4-20重量％的具有下列通式I的季铵盐阳离子聚合物；
Figure FSA00000259742500011
其中，R1为C1-C4的烷基、H、或C2-C4酯基；R2和R3各自独立地为C1-C4的烷基，n为2000～4000；
1-20重量％的甲壳素，所述甲壳素的脱乙酰度为50～70％；
0.1-10重量％的C1-C4的羧酸或无机酸；
其余为水。
2.根据权利要求1所述的澄清剂，其特征在于，在式I所述季铵盐阳离子聚合物中，R1为C1-C3的烷基。
3.根据权利要求1所述的澄清剂，其特征在于，n为2000-3000。
4.根据权利要求1所述的澄清剂，其特征在于，所述羧酸为一元羧酸。
5.根据权利要求1所述的澄清剂，其特征在于，所述无机酸为盐酸、硫酸或磷酸。
6.一种澄清剂的制备方法，该方法包括下列步骤：
1)向酸的水溶液中加入甲壳素、并使之溶解，从而制得甲壳素的水溶液，其中甲壳素和水的重量比为1∶(1～10)；
2)向上述甲壳素的水溶液中加入具有下列通式I的季铵盐阳离子聚合物，搅拌，其中所述季铵盐阳离子聚合物和所述甲壳素的重量比为1∶(1～10)；
Figure FSA00000259742500021
其中，R1为C1-C4的烷基、H、或C2-C4酯基；R2和R3各自独立地为C1-C4的烷基，n为2000～4000；
3)搅拌均匀。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述甲壳素的脱乙酰度为50～70％。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在式I所述季铵盐阳离子聚合物中，R1为C1-C3的烷基。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，n为2000-3000。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的澄清剂在游泳池水处理中的应用。
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