CN103232146A - 一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法 - Google Patents

一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法，其步骤为：（1）按海藻酸钠与甲醇的质量比为1∶4的比例，称取干燥的海藻酸钠，加入放置在反应容器里的甲醇中；（ 2 ）按海藻酸钠与硫酸二甲酯的质量比为1∶0.25~0.5的比例，加入硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃进行反应，时间持续3~4h；（ 3 ）待温度降至35℃时，按盐酸羟胺与氢氧化钠的摩尔比为1∶1的比例，将配制好10%盐酸羟胺-甲醇溶液，盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍，用10%氢氧化钠-甲醇溶液中和至pH=7，过滤后逐滴加入反应器中；（4）保持反应体系pH值为7，反应3~4h；（ 5 ）反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，滤饼干燥即得改性海藻酸钠絮凝剂。

Description

一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法
技术领域
本发明涉及絮凝剂的制备方法。
背景技术
海藻酸钠( Sodium Alginate，SA) 又名褐藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种聚阴离子多糖(海藻酸)的钠盐。海藻酸钠的分子式为[C5H7O4COONa]n，是一种白色或淡黄色粉末，无味，几乎不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。由于海藻酸钠具有良好的增稠性、成膜性、稳定性、絮凝性和螯合性。由于海藻酸钠与钙离子、铁离子等形成凝胶沉淀, 及其较强的吸附性的特点广泛应用于水处理工业中。
高分子絮凝剂分为天然高分子絮凝剂和合成高分子絮凝剂。合成高分子絮凝剂主要包括：聚丙烯酸钠类、聚丙烯酰胺类和氧肟酸类的絮凝剂。含有氧肟酸官能团的絮凝剂可与赤泥的表面形成结构致密的螯合物，能对过渡金属元素，特别对赤泥中的铁有很强的亲合力，不但能够形成更牢固、更能抵抗外来离解力的絮团。它与常用的絮凝剂相比，具有添加量少，沉降速度快，溢流浮游物含量低，底流固含高的优点，特别是添加异羟肟酸絮凝剂形成的小絮片比较坚实，而大的絮状块团结合的却比较松散，这些明显的优势使其成为赤泥絮凝应用前景看好的絮凝剂。
高分子絮凝剂根据聚合反应制备方法不同分为水溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合和反相微乳液聚合等。
其中反相乳液聚合是以非极性液体(如烃类溶剂等)为连续相，聚合单体溶于水，然后借助乳化剂分散于油相中，形成“油包水”(W/O)型乳液而进行的聚合。反相乳液聚合具有较高的反应速率、反应易于散热、反应温度容易控制、能得到高分子量聚合物等优点。
赤泥是氧化铝工业生产的废料,氧化铝转变为可溶性铝酸钠的过程中，产生大量赤泥。赤泥的化学成分极其复杂,其中包括氧化铁、铝硅酸钠和其它不溶性残渣。赤泥的处理方法大致可分为三类：加酸加碱沉淀方法处理赤泥、拜耳-低温煅烧法处理赤泥、添加絮凝剂处理赤泥。添加絮凝剂处理赤泥的方法是现今发展最快，应用前景最广的赤泥处理方法。研制和开发新型、高效絮凝剂一度成为国内外轻金属领域的研究热点。
由于海藻酸钠在pH值为6～11时稳定性较好，结构单元上有-OH，使它具有一定的活性，可以对其进行酯化肟化的改性，氧肟酸型絮凝剂对赤泥粒子表面的Fe3+具有迅速而牢固的螯合作用，比常用的聚丙烯酸酯絮凝剂所得的沉降溢流浮游物降低20%。这些明显的优势使以海藻酸钠为原料，酯化肟化改性合成的絮凝剂，对赤泥的处理有着较好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法。
一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法，其步骤为：
（1）按海藻酸钠与甲醇的质量比为1∶4的比例，称取干燥的海藻酸钠，加入放置在反应容器里的甲醇中；
（2）酯化反应：按海藻酸钠与硫酸二甲酯的质量比为1∶0.25~0.5的比例，向反应容器中加入硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃进行反应，时间持续3~4h；
（3）肟化反应：待温度降至35℃时，按盐酸羟胺与氢氧化钠的摩尔比为1∶1的比例，将配制好10%盐酸羟胺-甲醇溶液，盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍，用10%氢氧化钠-甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中；
（4）保持反应体系pH值为7，进行反应，时间持续3~4h；
（5）反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，滤饼干燥即得改性海藻酸钠絮凝剂。
 本发明的有益之处是：1. 工艺流程简单，合成时间较短，合成工艺条件较温和；
2.合成所用的原料来源广泛，无毒无害；
3.合成的以海藻酸钠为原料含氧肟酸基团的高分子絮凝剂，可用于对赤泥的沉降处理及其他污水处理技术领域。
具体实施方式
 
本发明是一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法，其步骤为：
（1）按海藻酸钠与甲醇的质量比为1∶4的比例，称取干燥的海藻酸钠，加入放置在反应容器里的甲醇中；
（2）酯化反应：按海藻酸钠与硫酸二甲酯的质量比为1∶0.25~0.5的比例，向反应容器中加入硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃进行反应，时间持续3~4h；
（3）肟化反应：待温度降至35℃时，按盐酸羟胺与氢氧化钠的摩尔比为1∶1的比例，将配制好10%盐酸羟胺-甲醇溶液，盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍，用10%氢氧化钠-甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中；
（4）保持反应体系pH值为7，进行反应，时间持续3~4h；
（5）反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，滤饼干燥即得改性海藻酸钠絮凝剂。
 下面通过实施例进一步展开本发明。
实施例1
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入2ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应3h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好5.6g盐酸羟胺溶于62ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用3.2g氢氧化钠36.5ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应3h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达85.50%，液固比为3.35。
实施例2
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入1.5ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应3h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好5.6g盐酸羟胺溶于62ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用3.2g氢氧化钠36.5ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应3h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达85.89%，液固比为3.55。
实施例3
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入1ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应3h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好5.6g盐酸羟胺溶于62ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用3.2g氢氧化钠36.5ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应3h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达86.18%，液固比为3.35。
实施例4
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入2ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应3h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好2.8g盐酸羟胺溶于31ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用1.6g氢氧化钠18.3ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应3h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达91.43%，液固比为3.44。
实施例5
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入1.5ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应3h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好2.8g盐酸羟胺溶于31ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用1.6g氢氧化钠18.3ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应3h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达91.96%，液固比为4.00。
实施例6
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入1ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应3h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好2.8g盐酸羟胺溶于31ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用1.6g氢氧化钠18.3ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应3h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达89.21%，液固比为3.55。
实施例7
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入1.5ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应4h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好2.8g盐酸羟胺溶于31ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用1.6g氢氧化钠18.3ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应3h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达87.43%，液固比为3.00。
实施例8
称取10g干燥的海藻酸钠，溶于50ml甲醇于反应器中。酯化反应：加入1.5ml硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃反应3h。肟化反应：待温度降至35℃时，将事先配制好2.8g盐酸羟胺溶于31ml甲醇溶液中，（盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍），用1.6g氢氧化钠18.3ml甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中。保持反应体系pH值为7，反应4h。
反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，80℃干燥4h即得淡黄色改性海藻酸钠絮凝剂。经絮凝沉降测试，样品对高岭土浆液的沉降去除率达84.54%，液固比为3.65。

Claims (1)

1.一种海藻酸钠改性絮凝剂的制备方法，其步骤为：
（1）按海藻酸钠与甲醇的质量比为1∶4的比例，称取干燥的海藻酸钠，加入放置在反应容器里的甲醇中；
（2）酯化反应：按海藻酸钠与硫酸二甲酯的质量比为1∶0.25~0.5的比例，向反应容器中加入硫酸二甲酯，将其在150r/min的搅拌速率下加热至60℃进行反应，时间持续3~4h；
（3）肟化反应：待温度降至35℃时，按盐酸羟胺与氢氧化钠的摩尔比为1∶1的比例，将配制好10%盐酸羟胺-甲醇溶液，盐酸羟胺的用量是酯基摩尔数的2倍，用10%氢氧化钠-甲醇溶液中和至pH=7，过滤后用恒压滴液漏斗逐滴加入反应器中；
（4）保持反应体系pH值为7，进行反应，时间持续3~4h；
（5）反应终止后将其过滤，用50%的甲醇-水混合液洗涤滤饼洗涤，滤饼干燥即得改性海藻酸钠絮凝剂。
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