CN105129944A - 一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂。一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂，其特征在于，它是以与聚丙烯酰胺改性的壳聚糖为原料，以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、马来酸、硝酸铈铵为引发剂，在弱酸性条件下，合成改性壳聚糖共聚物，并与聚合氯化铁和聚合氯化铝共混制成复合型高分子絮凝剂。在上述步骤中，改性淀粉与壳聚糖质量比为（1-2）：1,反应温度为50℃～60℃，反应时间为2-3h，引发剂用量占体系总质量的0.02份。采用上述方法制备的无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂具有高效、价廉、环境二次污染小的特点，针对不同的污水，与常规絮凝剂相比，在较少的使用量下，能使废水脱色率、除浊率达到99%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂，属于水处理絮凝技术领域。
背景技术
国内常用的水处理絮凝剂主要分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。无机絮凝剂主要是聚合氯化铝、聚合氯化铁为主的絮凝剂，其原理是，通过混凝固体的碰撞，使其水解产物附聚、架桥絮凝形成可沉降的或可过滤的絮凝物，以达到净化水质的目的。但含铁絮凝剂将铁离子带入系统，容易造成设备的腐蚀，而且处理后水中带有微量铁离子，具有一定的色度。含铝絮凝剂处理相对要比铁型絮凝剂处理效果略好，但铝离子在水中的高残留会导致二次污染，尤其是进入人体可诱发老年痴呆，铝性骨病、贫血症等。因此无机絮凝剂固有缺点将其限制在有限的范围内。为了弥补无机絮凝剂的缺陷，有机高分子絮凝剂被广泛地应用和研究。有机絮凝剂是指能产生絮凝作用的天然的或人工合成的有机分子物质，其主要为水溶性线型高分子物质，比如蛋白质或多糖类化合物等，在水中大部分可电离，形成高分子电解质。但是，在实际使用中，有机絮凝剂存在速溶性差，废渣含水率高，有一定的残存毒性，容易受到水中共存离子、pH值及温度的影响，而且价格较贵等问题。
壳聚糖均为天然高分子材料，其具有来源广泛，价格低廉，并且产物完全可被生物降解的特点，可在自然界中形成良性循环。而壳聚糖存在室温下溶解度较低、絮凝性能差等不足，所以我们通常都要对二者进行改性后使用。随着我国环境压力日益巨大，国家对工业污水的排放制定了越来越严的排放标准，因而急需开发一种具有简单易行、见效速度快、成本低等特点的环境友好絮凝剂。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种由具有高效、价廉、环境友好的无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
该无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂是壳聚糖、聚丙烯酰胺以及聚合氯化铁和聚合氯化铝为原料，以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、马来酸和硝酸铈铵为引发剂，在弱酸性条件下，通过接枝共聚反应合成改性壳聚糖并与聚合氯化铝及聚合氯化铝共混成为无机-改性高分子絮凝剂。
1.一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂，其特征在于：所述有机复合型高分子絮凝剂为浅黄色粘稠状液体，在20℃时密度为1.10～1.30g/ml,pH值为5～6；
无机有机复合型高分子絮凝剂的原料重量配比如下：
改性壳聚糖：1份～2份
聚丙烯酰胺：1份～2份
聚合氯化铝：0.2份～0.5份
聚合氯化铁：0.2份～0.5份
引发剂：0.01份～0.02份
调节剂：0.02～0.05份
水：100份
所述壳聚糖为化学改性脱乙酰基壳多糖，其pH值为3～5(水中浓度1％)，脱乙酰度>85％；
所述聚丙烯酰胺，可以为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺以及两性型聚丙烯酰胺，平均分子量为200万～1000万；
所述调节剂为1％稀盐酸；
在50℃～60℃条件下，向反应器中按照质量份数依次添加壳聚糖、聚丙烯酰胺、引发剂和水，滴加调节剂调节pH值至5，反应2～3小时，在搅拌条件下，向体系中加入聚合氯化铝和聚合氯化铁，充分混合，得到无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂。
2.项1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤如下：在50℃～60℃条件下，向反应器中按照质量份数依次添加壳聚糖、聚丙烯酰胺、硝酸铈铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、马来酸和水，滴加调节剂调节pH值至5，发生接枝共聚反应2～3小时，在搅拌条件下，向体系中加入聚合氯化铝和聚合氯化铁，充分混合，得到无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂。
3.项1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：壳聚糖为化学改性脱乙酰基壳多糖，其pH值为3～5(水中浓度1％)，脱乙酰度>85％；
4.项1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺可以为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺以及两性型聚丙烯酰胺，平均分子量为200万～1000万；
5.项1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：引发剂为按照质量份数2份硝酸铈铵、1份过硫酸铵、1份亚硫酸氢钠配制而成；
6.项1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述应用是所述的絮凝剂应用在处理印染废水、色度高、含有活性基团的有机废水中；
7.项6所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述应用中，所述絮凝剂的加入量占整个处理体系的0.2％～0.5％。
针对不同的使用环境，选用不同的改性聚丙烯酰胺与壳聚糖改性，并配合不同浓度的无机高分子絮凝剂。由于改性后壳聚糖分子链上具有大量的羟基和伯氨基，所以改性壳聚糖可以通过正负电荷吸引形成聚电解质。并且，经过改性后的壳聚糖共聚物具有分子量分布广，活性基团多，结构多样等特点。而且壳聚糖具有来源丰富，价格低廉的特点，最重要的是两种主要的原料均来自于天然，安全无毒。并可以完全生物降解，具有优良的环境友好性。
改性壳聚糖共聚物絮凝剂正是符合高效、无毒、环保、适用性强等要求，适合复杂的工业废水脱色和沉降。并且，该共聚絮凝剂具有优良的环境友好性，大部分可被生物降解，造成二次污染少，提高了了无机絮凝剂的使用效率。经过实验，改性无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂使普通印染废水脱色率和除浊率达到99％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明
本实施例所指“改性壳聚糖”是指脱乙酰基化壳聚糖，和聚丙烯酰胺通过接枝共聚反应进行改性后，与少量聚合氯化铝和聚合氯化铁共混制备而成。
实施例一，以通过与丙烯酰胺：壳聚糖质量比为2：1，在50℃下，反应3h，引发剂引用量占固体总质量的0.02份，制备生成原液。使用时，将原液稀释10倍，与同等浓度的常规絮凝剂对比，对1L染料含量为100mg/L的常规纺织印染废水脱色达到90％色度去除度所投加质量的情况见表1。
表1
表2
通过上述实施例，与常规无机絮凝剂和有机絮凝剂对比，在对废水的色度的脱除、水中悬浮物的去除都具有明显的优势；与单纯的壳聚糖絮凝剂对比，共聚物絮凝剂使其各自的作用得到更好的协调，有效地提高絮凝效果，对脱色、除浊都有明显的作用。
Claims (7)
1.一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂，其特征在于：所述有机复合型高分子絮凝剂为浅黄色粘稠状液体，在20℃时密度为1.10～1.30g/ml,pH值为5～6；
无机有机复合型高分子絮凝剂的原料重量配比如下：改性壳聚糖：1份～2份；聚丙烯酰胺：1份～2份；聚合氯化铝：0.2份～0.5份；聚合氯化铁：0.2份～0.5份；引发剂：0.01份～0.02份；调节剂：0.02～0.05份；水：100份；
所述壳聚糖为化学改性脱乙酰基壳多糖，其pH值为3～5（水中浓度1%），脱乙酰度>85%；
所述聚丙烯酰胺，可以为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺以及两性型聚丙烯酰胺，平均分子量为200万～1000万；
所述调节剂为1%稀盐酸；
在50℃～60℃条件下，向反应器中按照质量份数依次添加壳聚糖、聚丙烯酰胺、引发剂和水，滴加调节剂调节pH值至5，反应2～3小时，在搅拌条件下，向体系中加入聚合氯化铝和聚合氯化铁，充分混合，得到无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂。
2.根据权利要求1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤如下：在50℃～60℃条件下，向反应器中按照质量份数依次添加壳聚糖、聚丙烯酰胺、硝酸铈、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、马来酸和水，滴加调节剂调节pH值至5，发生接枝共聚反应2～3小时，在搅拌条件下，向体系中加入聚合氯化铝和聚合氯化铁，充分混合，得到无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂。
3.根据权利要求1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：壳聚糖为化学改性脱乙酰基壳多糖，其pH值为3～5（水中浓度1%），脱乙酰度>85%。
4.根据权利要求1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺可以为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺以及两性型聚丙烯酰胺，平均分子量为200万～1000万。
5.根据权利要求1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：引发剂为按照质量份数2份硝酸铈铵、1份过硫酸铵、1份亚硫酸氢钠配制而成。
6.根据权利要求1所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述应用是所述的絮凝剂应用在处理印染废水、色度高、含有活性基团的有机废水中。
7.根据权利要求6所述，一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述应用中，所述絮凝剂的加入量占整个处理体系的0.2%～0.5%。
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