CN107986416A - 一种用于污水处理的淀粉衍生物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于污水处理的淀粉衍生物及其制备方法，用于污水处理的淀粉衍生物的原料包括木薯淀粉、马铃薯淀粉、氯乙酸、环氧氯丙烷、N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺等；其制备方法包括：将木薯淀粉加入到盐酸溶液中，反应30‑40分钟，加入氯乙酸溶液，反应3‑4小时，过滤得到滤饼A；将马铃薯淀粉加入到乙醇溶液中，加入氢氧化钠溶液，加热至60‑70℃，加入环氧氯丙烷，反应4‑5小时得到溶液B；将滤饼A加入到溶液B中，再加入N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺反应2‑3小时，得到用于污水处理的淀粉衍生物。本发明提供的淀粉衍生物是一种天然改性类高分子污水处理剂，尤其对染料废水的处理具有显著作用。

Description

一种用于污水处理的淀粉衍生物及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种用于污水处理的淀粉衍生物及其制备方法。

背景技术

随着我国纺织印染工业的迅速发展，染料废水已经成为了当今最主要的水污染源之一。其排放量约为工业废水总排放量的十分之一。这些废水来自于印染加工中漂练、染色、印花、整理工序，它具有量大、浓度高、成分复杂、色度高等特点，即使浓度很低，排入水体也会影响水的透光性以及水生生物的生长，且极易导致富营养化的发生，破坏水体生态平衡。絮凝沉降法是目前国内外普遍使用的一种既经济又简便的水质处理方法，然而随着水污染的增加，简单的无机盐絮凝剂已不能满足现在水处理的需要，高分子絮凝剂的出现以及从单一型走向复合型，使水处理效能得到较大的提高。

无机絮凝剂的应用历史悠久，但由于投放量大、效率低，其应用受到了限制。在有机高分子絮凝剂中，由于合成有机高分子絮凝剂制作成本高，且存在着一定量的残余单体，不可避免地产生了毒性，故其应用也受到一定的限制。而天然改性类与无机絮凝剂和化学合成类高分子水处理剂相比，具有如下优点: (1) 原料属可再生资源，来源丰富，制备成本低，价格便宜；(2) 这类絮凝剂基本无毒且易生化降解，不造成二次污染；(3) 天然高分子种类很多，分子内活性基团多，可选择性大，可以根据需要采用不同的制备方法进行改性。因此，对天然改性类高分子染料废水处理剂的研究和应用具有重要的意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于污水处理的淀粉衍生物及其制备方法，本发明提供的淀粉衍生物是一种天然改性类高分子污水处理剂，尤其对染料废水的处理具有显著作用。

本发明提供了一种用于污水处理的淀粉衍生物，其原料按重量份包括：木薯淀粉63-78份、马铃薯淀粉10-12份、盐酸3-4份、氢氧化钠6-7份、氯乙酸15-17份、乙醇8-9份、环氧氯丙烷0.8-1份、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.5-0.7份、水300-450份。

本发明还提供了该种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，包括以下步骤：

S1、将盐酸、氢氧化钠、氯乙酸、乙醇分别加入到水中，制备成质量分数为2%-3%的盐酸溶液、质量分数为3%-4%的氢氧化钠溶液、质量分数为40%-50%的氯乙酸溶液和质量分数为20%-30%的乙醇溶液备用；

S2、将木薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为2%-3%的盐酸溶液中，搅拌均匀后将温度升至75-85℃，搅拌反应30-40分钟，冷却至45-55℃，加入S1中制备的质量分数为40%-50%的氯乙酸溶液，保持温度搅拌反应3-4小时，过滤得到滤饼A；

S3、将马铃薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为20%-30%的乙醇溶液中，搅拌均匀后，加入S1中制备的质量分数为3%-4%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热至60-70℃，加入环氧氯丙烷，保持温度搅拌反应4-5小时，得到溶液B；

S4、在50-60℃条件下，将S2中得到的滤饼A加入到S3中制备的溶液B中，搅拌15-20分钟后，再加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺搅拌反应2-3小时，在50-60℃下真空干燥，粉碎得到用于污水处理的淀粉衍生物。

优选地，S1中用于制备盐酸溶液、氢氧化钠溶液、氯乙酸溶液、乙醇溶液的水的重量比为7-12:11-15:1-1.7:1.2-2.3。

优选地，S2中温度升高的速度为10-12℃/min。

优选地，S2中冷却的降温速度为5-7℃/min。

优选地，S3中边搅拌边加热时的升温速度为6-7℃/min。

优选地，S4中干燥后的用于污水处理的淀粉衍生物的水分含量为10%-13%。

优选地，S4中粉碎后的用于污水处理的淀粉衍生物为40-50目。

淀粉是自然界中第二大的天然多聚糖，具有价廉、可再生、无毒、生物可降解、生物相容性好等特点，是很好的绿色化学原料。淀粉含有许多羟基，通过羟基的酯化、醚化、氧化、交联、接枝共聚等化学改性，其活性基团数目大大增加。

本发明提供的用于污水处理的淀粉衍生物以木薯淀粉、马铃薯淀粉为原料，先是分别与盐酸、氯乙酸、氢氧化钠、环氧氯丙烷作用改性，后又经N，N’-亚甲基双丙烯酰胺交联，使已变性的木薯淀粉和马铃薯淀粉交联在一起，形成的淀粉衍生物呈枝化结构，分散的絮凝基团对悬浮体系中颗粒物有较强的捕捉与促沉作用，而且因其带有极性基团和非极性基团，产生多个活性作用点，可以通过化学、物理作用降低污水中的COD 及 BOD 负荷，在处理一些普通絮凝剂难以处理的染料废水时具有很好的效果。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出了一种用于污水处理的淀粉衍生物，其原料按重量份包括：木薯淀粉69份、马铃薯淀粉11.2份、盐酸3.7份、氢氧化钠6.4份、氯乙酸15.8份、乙醇8.5份、环氧氯丙烷0.91份、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.6份、水376份。

实施例2

本发明提出了一种用于污水处理的淀粉衍生物，其原料按重量份包括：木薯淀粉64份、马铃薯淀粉11.8份、盐酸3.5份、氢氧化钠6.6份、氯乙酸16.3份、乙醇8.2份、环氧氯丙烷0.83份、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.54份、水364份。

实施例3

本发明提出了一种用于污水处理的淀粉衍生物，其原料按重量份包括：木薯淀粉73份、马铃薯淀粉10.7份、盐酸3.1份、氢氧化钠6.9份、氯乙酸16.8份、乙醇8.7份、环氧氯丙烷0.86份、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.63份、水338份。

实施例4

本发明提出了一种用于污水处理的淀粉衍生物，其原料按重量份包括：木薯淀粉77份、马铃薯淀粉10.2份、盐酸3.3份、氢氧化钠6.1份、氯乙酸15.4份、乙醇8.9份、环氧氯丙烷0.97份、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.68份、水412份。

实施例5

本发明提出了一种用于污水处理的淀粉衍生物，其原料按重量份包括：木薯淀粉66份、马铃薯淀粉11.4份、盐酸3.9份、氢氧化钠6.7份、氯乙酸15.1份、乙醇8.3份、环氧氯丙烷0.95份、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.52份、水435份。

实施例6

本发明还提供了一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，包括以下步骤：

S1、将3.7千克盐酸、6.4千克氢氧化钠、15.8千克氯乙酸、8.5千克乙醇分别加入到157.2千克、171.4千克、17.2千克、30.2千克水中，制备成质量分数为2.3%的盐酸溶液、质量分数为3.6%的氢氧化钠溶液、质量分数为48%的氯乙酸溶液和质量分数为22%的乙醇溶液备用；

S2、将69千克木薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为2.3%的盐酸溶液中，搅拌均匀后以11℃/min的速度将温度升至76℃，搅拌反应36分钟，再以6.8℃/min的降温速度冷却至52℃，加入S1中制备的质量分数为48%的氯乙酸溶液，保持温度搅拌反应3.4小时，过滤得到滤饼A1；

S3、将11.2千克马铃薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为22%的乙醇溶液中，搅拌均匀后，加入S1中制备的质量分数为3.6%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热至63℃，边搅拌边加热时的升温速度为6.4℃/min，加入0.91千克环氧氯丙烷，保持温度搅拌反应4.8小时，得到溶液B1；

S4、在55℃条件下，将S2中得到的滤饼A1加入到S3中制备的溶液B1中，搅拌17分钟后，再加入0.6千克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺搅拌反应2.7小时，在55℃下真空干燥至水分含量为12%，粉碎过45目筛，得到用于污水处理的淀粉衍生物。

实施例7

本发明还提供了一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，包括以下步骤：

S1、将3.5千克盐酸、6.6千克氢氧化钠、16.3千克氯乙酸、8.2千克乙醇分别加入到121.5千克、199.6千克、20.7千克、22.2千克水中，制备成质量分数为2.8%的盐酸溶液、质量分数为3.2%的氢氧化钠溶液、质量分数为44%的氯乙酸溶液和质量分数为27%的乙醇溶液备用；

S2、将64千克木薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为2.8%的盐酸溶液中，搅拌均匀后以10.3℃/min的速度将温度升至83℃，搅拌反应32分钟，再以6.1℃/min的降温速度冷却至47℃，加入S1中制备的质量分数为44%的氯乙酸溶液，保持温度搅拌反应3.8小时，过滤得到滤饼A2；

S3、将11.8千克马铃薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为27%的乙醇溶液中，搅拌均匀后，加入S1中制备的质量分数为3.2%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热至66℃，边搅拌边加热时的升温速度为6.1℃/min，加入0.83千克环氧氯丙烷，保持温度搅拌反应4.2小时，得到溶液B2；

S4、在58℃条件下，将S2中得到的滤饼A2加入到S3中制备的溶液B2中，搅拌19分钟后，再加入0.54千克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺搅拌反应2.5小时，在52℃下真空干燥至水分含量为11%，粉碎过50目筛，得到用于污水处理的淀粉衍生物。

实施例8

本发明还提供了一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，包括以下步骤：

S1、将3.1千克盐酸、6.9千克氢氧化钠、16.8千克氯乙酸、8.7千克乙醇分别加入到116.2千克、170千克、24.2千克、27.6千克水中，制备成质量分数为2.6%的盐酸溶液、质量分数为3.9%的氢氧化钠溶液、质量分数为41%的氯乙酸溶液和质量分数为24%的乙醇溶液备用；

S2、将73千克木薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为2.6%的盐酸溶液中，搅拌均匀后以11.6℃/min的速度将温度升至79℃，搅拌反应38分钟，再以5.3℃/min的降温速度冷却至54℃，加入S1中制备的质量分数为41%的氯乙酸溶液，保持温度搅拌反应3.1小时，过滤得到滤饼A3；

S3、将10.7千克马铃薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为24%的乙醇溶液中，搅拌均匀后，加入S1中制备的质量分数为3.9%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热至68℃，边搅拌边加热时的升温速度为6.7℃/min，加入0.86千克环氧氯丙烷，保持温度搅拌反应4.4小时，得到溶液B3；

S4、在52℃条件下，将S2中得到的滤饼A3加入到S3中制备的溶液B3中，搅拌16分钟后，再加入0.63千克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺搅拌反应2.2小时，在57℃下真空干燥至水分含量为13%，粉碎过40目筛，得到用于污水处理的淀粉衍生物。

本发明提供的淀粉衍生物可以单独使用也可以配合其他絮凝剂一起使用，如和聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、硅藻土等配合使用。淀粉衍生物的使用方法可以采用已知污水絮凝剂的使用方法。淀粉衍生物的使用量可以根据污水中污染物的种类、含量及是否有其他絮凝剂等确定，一般每100kg染料污水使用淀粉衍生物0.3-1.2kg。

本发明中涉及的搅拌均匀、加热、冷却、过滤、真空干燥、粉碎过筛等方法均为本领域的公知常识，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于污水处理的淀粉衍生物，其特征在于，其原料按重量份包括：木薯淀粉63-78份、马铃薯淀粉10-12份、盐酸3-4份、氢氧化钠6-7份、氯乙酸15-17份、乙醇8-9份、环氧氯丙烷0.8-1份、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.5-0.7份、水300-450份。

2.一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将盐酸、氢氧化钠、氯乙酸、乙醇分别加入到水中，制备成质量分数为2%-3%的盐酸溶液、质量分数为3%-4%的氢氧化钠溶液、质量分数为40%-50%的氯乙酸溶液和质量分数为20%-30%的乙醇溶液备用；

S2、将木薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为2%-3%的盐酸溶液中，搅拌均匀后将温度升至75-85℃，搅拌反应30-40分钟，冷却至45-55℃，加入S1中制备的质量分数为40%-50%的氯乙酸溶液，保持温度搅拌反应3-4小时，过滤得到滤饼A；

S3、将马铃薯淀粉加入到S1中制备的质量分数为20%-30%的乙醇溶液中，搅拌均匀后，加入S1中制备的质量分数为3%-4%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热至60-70℃，加入环氧氯丙烷，保持温度搅拌反应4-5小时，得到溶液B；

S4、在50-60℃条件下，将S2中得到的滤饼A加入到S3中制备的溶液B中，搅拌15-20分钟后，再加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺搅拌反应2-3小时，在50-60℃下真空干燥，粉碎得到用于污水处理的淀粉衍生物。

3.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，其特征在于，所述S1中用于制备盐酸溶液、氢氧化钠溶液、氯乙酸溶液、乙醇溶液的水的重量比为7-12:11-15:1-1.7:1.2-2.3。

4.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，其特征在于，所述S2中温度升高的速度为10-12℃/min。

5.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，其特征在于，所述S2中冷却的降温速度为5-7℃/min。

6.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，其特征在于，所述S3中边搅拌边加热时的升温速度为6-7℃/min。

7.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，其特征在于，所述S4中干燥后的用于污水处理的淀粉衍生物的水分含量为10%-13%。

8.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的淀粉衍生物的制备方法，其特征在于，所述S4中粉碎后的用于污水处理的淀粉衍生物为40-50目。