CN104817643A - 细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的制备方法，该阳离子絮凝剂的制备方法包括以下步骤：细菌纤维素再生、再生纤维素溶解、醚化改性均相制备阳离子絮凝剂。本发明的阳离子絮凝剂属于天然高分子絮凝剂，在自然条件下可降解，降低了传统高分子对化石资源的依赖，对高岭土模拟污水浊度去除率大于75%，投放量≤0.05％，储存运输方便，广泛运用于造纸、城市油田污水处理等领域，具有重要的环境和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及水相絮凝剂，具体涉及一种细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的制备方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
在废水处理技术中，絮凝沉降法是最简单和方便的方法之一。常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂和有机絮凝剂。无机絮凝剂存在用量大，腐蚀设备等问题。有机絮凝剂具有用量小、絮凝能力强等诸多优点，但其缺点在于价格较贵，难降解，受石油价格波动的影响较大，废弃物会对环境造成影响。天然高分子絮凝剂是利用天然原料如纤维素等合成的一类絮凝剂，具有原料来源丰富，价格低廉，选择性大，投药量小，安全无毒，可以完全生物降解，无二次污染，不受pH 值变化影响，因此在众多絮凝剂中，它的研究开发备受关注。如中国专利CN 103145919 A公开了一种凹凸棒土改性制备纤维素阳离子絮凝剂的方法。
细菌纤维素是由部分细菌产生的一类天然高分子化合物，与植物提取的纤维素相比，细菌纤维素具有分子取向好，聚合度高，结构均一，并且以单一纤维形式存在。因此，细菌纤维素用来制备材料，比植物纤维素更具优势。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的制备方法，在自然条件下可降解，降低对化石资源的依赖，用于造纸、城市油田污水处理等领域中。
本发明的技术解决方案是：该细菌纤维素基阳离子絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
1）将质量份数为1-20 份的细菌纤维素溶解于60~100份活化剂溶液中，室温处理30~120min，然后洗涤，过滤，干燥，得活化细菌纤维素；
2）将活化细菌纤维素加入到10~500份二甲基乙酰胺/氯化锂混合溶液中，95~120℃反应2~24 h，然后冷却，水洗，干燥，得再生细菌纤维素；
3）将再生细菌纤维素加入-5~5 ℃预冷的氢氧化钠和尿素混合溶液中，均匀搅拌，-20℃冷冻1~24 h 后取出，置于室温下高速搅拌，得到均匀、透明的细菌纤维素溶液；
4）将细菌纤维素溶液在机械搅拌作用下，通入氮气30min 后，25～70℃下加入阳离子试剂进行醚化反应，反应4~24 h，得到均匀的乳白色溶液，即细菌纤维素基阳离子絮凝剂。
其中，所述的活化剂为乙二胺、丙二胺、二甲胺中的一种或几种，活化剂溶液的质量分数为5~15%；
其中，所述二甲基乙酰胺与氯化锂混合溶液的质量比为80/20~95/5；
其中，所述的氢氧化钠和尿素混合溶液中氢氧化钠、尿素的质量分数分别为7wt% 、12wt%，上述氢氧化钠和尿素混合溶液与再生细菌纤维素的质量比为100/1～20/1；
其中，所述的阳离子试剂为3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵，所述的阳离子试剂与纤维素的质量比为1：6~20。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1）本发明利用细菌纤维素作为原料，与传统的植物纤维素相比，细菌纤维素具有更高的聚合度，其分子链更长，制备得到的阳离子絮凝剂的絮凝性能更好，得到的絮凝剂在自然条件下能降解，绿色环保；
2）通过对细菌纤维素进行预处理，使其溶于溶剂中，极大的提高了细菌纤维素的可及度和反应活性，由于整个反应体系为均相体系，因此反应条件温度，无需高温高压。
3）本发明所涉及的细菌纤维素预处理及溶解均为物理过程，未发生化学反应，废液容易回收循环利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1：将1g细菌纤维素溶解于60 g质量浓度 5%乙二胺溶液中，室温处理30 min，然后用洗涤，过滤，干燥，得活化细菌纤维素；将得到的活化细菌纤维素加入到8 g二甲基乙酰胺和2 g氯化锂组成的混和溶液中，95℃反应24h，然后冷却，水洗，干燥，得再生细菌纤维素；将再生细菌纤维素加入到-5℃预冷的7wt%氢氧化钠和12wt%尿素混合溶液（100 g）中，均匀搅拌，-20℃冷冻1 h 后取出，置于室温高速搅拌，得到均匀、透明的细菌纤维素溶液；将细菌纤维素溶液在机械搅拌作用下，通入氮气30min 后，25℃加入6 g 3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵进行醚化反应，反应4 h，得到均匀的乳白色溶液，即细菌纤维素基阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂对2%高岭土模拟污水浊度去除率>80%，使用时的添加投放量≤ 0.05％。
实施例2：将20 g细菌纤维素溶解于100 g 质量浓度15%丙二胺溶液中，室温处理120 min，然后用洗涤，过滤，干燥，得活化细菌纤维素；将得到的活化细菌纤维素加入到475 g二甲基乙酰胺和5 g氯化锂组成的混和溶液中，120℃反应2 h，然后冷却，水洗，干燥，得再生细菌纤维素；将再生细菌纤维素加入到5 ℃预冷的7wt%氢氧化钠和12wt%尿素混合溶液（400 g）中，均匀搅拌，-20℃冷冻24 h 后取出，置于室温高速搅拌，得到均匀、透明的细菌纤维素溶液；将细菌纤维素溶液在机械搅拌作用下，通入氮气30min 后，70℃加入120 g环氧丙基三甲基氯化铵进行醚化反应，反应24 h，得到均匀的乳白色溶液，即细菌纤维素基阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂对2%高岭土模拟污水浊度去除率>76%，使用时的添加投放量≤ 0.05％。
实施例3：将10 g细菌纤维素溶解于100 g 质量浓度10%二甲胺溶液中，室温处理60 min，然后用洗涤，过滤，干燥，得活化细菌纤维素；将得到的活化细菌纤维素加入到225 g二甲基乙酰胺和25 g氯化锂组成的混和溶液中，110℃反应12 h，然后冷却，水洗，干燥，得再生细菌纤维素；然将再生细菌纤维素加入到0 ℃预冷的7wt%氢氧化钠和12wt%尿素混合溶液（200 g）中，均匀搅拌，-20℃冷冻12 h 后取出，置于室温高速搅拌，得到均匀、透明的细菌纤维素溶液；将细菌纤维素溶液在机械搅拌作用下，通入氮气30min 后，60℃加入115 g 二甲基二烯丙基氯化铵进行醚化反应，反应12 h，得到均匀的乳白色溶液，即细菌纤维素基阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂对2%高岭土模拟污水浊度去除率>85%，使用时的添加投放量≤ 0.05％。
实施例4：将15 g细菌纤维素溶解于100 g 质量浓度10%二甲胺-乙二胺混合溶液中，室温处理90 min，然后用洗涤，过滤，干燥，得活化细菌纤维素；将得到的活化细菌纤维素加入到190 g二甲基乙酰胺和20 g氯化锂组成的混和溶液中，110℃反应6 h，然后冷却，水洗，干燥，得再生细菌纤维素；将再生细菌纤维素加入到2℃预冷的7wt%氢氧化钠和12wt%尿素混合溶液（180 g）中，均匀搅拌，-20℃冷冻8 h 后取出，置于室温高速搅拌，得到均匀、透明的细菌纤维素溶液；将细菌纤维素溶液在机械搅拌作用下，通入氮气30min 后，60℃加入120 g 环氧丙基三甲基氯化铵进行醚化反应，反应18 h，得到均匀的乳白色溶液，即细菌纤维素基阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂对2%高岭土模拟污水浊度去除率>82%，使用时的添加投放量≤ 0.05％。
Claims (5)
1.细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的方法，其特征是该阳离子絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将质量份数为1-20 份的细菌纤维素溶解于60~100份活化剂溶液中，室温处理30~120min，然后洗涤，过滤，干燥，得活化细菌纤维素；
（2）将活化细菌纤维素加入到10~500份二甲基乙酰胺/氯化锂混合溶液中，95~120℃反应2~24 h，然后冷却，水洗，干燥，得再生细菌纤维素；
（3）将再生细菌纤维素加入-5~5 ℃预冷的氢氧化钠和尿素混合溶液中，均匀搅拌，-20℃冷冻1~24 h 后取出，置于室温高速搅拌，得到均匀、透明的细菌纤维素溶液；
（4）将细菌纤维素溶液在机械搅拌作用下，通入氮气30min 后，25～70℃加入阳离子试剂进行醚化反应，反应4~24 h，得到均匀的乳白色溶液，即细菌纤维素基阳离子絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的方法，其特征是：所述的活化剂为乙二胺、丙二胺、二甲胺中的一种或几种，活化剂溶液的质量分数为5~15%。
3.根据权利要求1所述的细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的方法，其特征是：所述二甲基乙酰胺与氯化锂混合溶液的质量比为80/20~95/5。
4.根据权利要求1所述的细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的方法，其特征是：所述的氢氧化钠和尿素混合溶液中氢氧化钠、尿素的质量分数分别为7wt% 、12wt%，上述氢氧化钠和尿素混合溶液与再生细菌纤维素的质量比为100/1～20/1。
5.根据权利要求1所述的细菌纤维素均相制备阳离子絮凝剂的方法，其特征是：所述的阳离子试剂为3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵，所述的阳离子试剂与细菌纤维素溶液的质量比为1：6~20。
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