CN108314759A - 一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法 - Google Patents
一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108314759A CN108314759A CN201810142029.1A CN201810142029A CN108314759A CN 108314759 A CN108314759 A CN 108314759A CN 201810142029 A CN201810142029 A CN 201810142029A CN 108314759 A CN108314759 A CN 108314759A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flocculating agent
- chitosan
- alga flocculating
- chitin modified
- alga
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 18
- GQOKIYDTHHZSCJ-UHFFFAOYSA-M dimethyl-bis(prop-2-enyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C=CC[N+](C)(C)CC=C GQOKIYDTHHZSCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 17
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical group NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 33
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LXEKPEMOWBOYRF-UHFFFAOYSA-N [2-[(1-azaniumyl-1-imino-2-methylpropan-2-yl)diazenyl]-2-methylpropanimidoyl]azanium;dichloride Chemical compound Cl.Cl.NC(=N)C(C)(C)N=NC(C)(C)C(N)=N LXEKPEMOWBOYRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000006196 deacetylation Effects 0.000 claims description 3
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 claims description 3
- RFXJLECGYGFJCI-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methylpropyl)-1h-imidazole Chemical class CC(C)CC1=NC=CN1 RFXJLECGYGFJCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000009514 concussion Effects 0.000 claims description 2
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- JCZPMGDSEAFWDY-SQOUGZDYSA-N (2r,3s,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanamide Chemical compound NC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO JCZPMGDSEAFWDY-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 2
- 125000003647 acryloyl group Chemical group O=C([*])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- 238000010559 graft polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- -1 uses Hai Pao Stone Substances 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238424 Crustacea Species 0.000 description 1
- SRUWWOSWHXIIIA-UKPGNTDSSA-N Cyanoginosin Chemical compound N1C(=O)[C@H](CCCN=C(N)N)NC(=O)[C@@H](C)[C@H](C(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CC[C@H](C(O)=O)N(C)C(=O)[C@@H](C)[C@@H]1\C=C\C(\C)=C\[C@H](C)[C@@H](O)CC1=CC=CC=C1 SRUWWOSWHXIIIA-UKPGNTDSSA-N 0.000 description 1
- 241000238557 Decapoda Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000005422 algal bloom Substances 0.000 description 1
- 239000003619 algicide Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010067094 microcystin Proteins 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000005633 phthalidyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5227—Processes for facilitating the dissolution of solid flocculants in water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
- C02F1/56—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
- C08B37/0024—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
- C08B37/0027—2-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
- C08B37/003—Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
- C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/02—Odour removal or prevention of malodour
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
本发明公开了一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，先制备马来酰化壳聚糖，再与丙烯酰胺单体和二甲基二烯丙基氯化铵混合，并溶于水，然后将混合溶液于氮气保护下，加入光引发剂，通过紫外光照射引发聚合反应，静置熟化后得到所述的除藻絮凝剂。本发明制得的壳聚糖改性除藻絮凝剂，不仅提高了壳聚糖絮凝性能，还改善了壳聚糖的溶解性能，黏度系数更高，可以广泛用于含藻的景观水、河流水和湖泊水的除藻处理。本发明的方法，操作简单、合成时间短，所用主要原料为来源丰富的天然高分子产品，是一种经济的获得高品质的除藻絮凝剂的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法。
背景技术
目前水环境已被严重污染，局部地区蓝藻水华赤潮频繁爆发，不但会引起水体DO急剧下降、水质腐败，而且藻细胞衰亡或破裂释放出的微囊藻毒素也对人体健康构成了严重威胁。因此，控制和去除水体中的藻类对水环境的改善及饮水安全具有重大意义。
壳聚糖是一种天然高分子，其前体甲壳素广泛存在于虾蟹等甲壳动物及昆虫、藻类中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。壳聚糖是由葡糖胺和N一乙酞基葡糖胺组成的碱性多糖，是由甲壳素经浓碱水解脱乙酞基后生成的产物，具有生物相溶性、生物可降解性、吸附性和无毒性等良好性质，是一种应用前景极为广阔的高分子化合物。
单纯使用壳聚糖除藻效果良好，但是投加量大，如Ravi Divakaran等利用壳聚糖处理3种藻混合的水，需投加壳聚糖15 mg/L，在藻水浊度为30 NTU时，可以达到90%以上去除率。改性后的壳聚糖投加量大幅度下降，HuaZou等将壳聚糖溶解于稀盐酸溶液，用海泡石、石英及石母等改性，对铜绿微囊藻水进行处理试验，在壳聚糖投加量为1mg/L、pH为6.7时，2h的浊度去除率在90%以上，改性后的壳聚糖除藻效果明显优于单加壳聚糖。
由于壳聚糖存在电荷密度小、分子量较低、架桥能力差等缺点，同时，壳聚糖也只能溶于酸性水溶液，这限制了它的广泛使用。通过等离子体技术，对壳聚糖进行化学改性，引入新的水溶性基团，接枝聚合制备新型壳聚糖基絮凝剂，可改善其溶解和絮凝性能。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，以改善壳聚糖的絮凝性能和溶解性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将壳聚糖溶于酸溶液中，再将所述酸溶液与马来酸酐水溶液混合，将混合溶液搅拌均匀后，置于恒温水浴摇床中，震荡反应2~12h，其中，壳聚糖与马来酸酐的摩尔比为1:0.04~25；
（2）将步骤（1）中得到的马来酰化壳聚糖与丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵混合，配制成总单体质量分数为25~30%的单体水溶液，其中总单体为马来酰化壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵，马来酰化壳聚糖、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵三者的质量比为1:1~4:0.5~1.5；
（3）将单体水溶液于氮气保护下，加入光引发剂，并通过紫外光照射引发聚合反应，反应完成后静置熟化，即得到所述的除藻絮凝剂，所述光引发剂为总单体质量的0.01~3%。
在上述步骤（1）中，所用的酸溶液可为有机酸或无机酸，有机酸包括甲酸、乙酸、乙二酸、乳酸、柠檬酸、丙烯酸、醋酸或草酸，无机酸包括稀盐酸或稀硝酸，酸溶液的pH可为0.5~5，壳聚糖与酸溶液的质量体积比可为1~25g：20~120mL。马来酸酐水溶液中水的体积只需适量，保证马来酸酐完全溶解即可。
在上述步骤（2）中，壳聚糖太多会导致聚合物产物溶解性和分子量降低，丙烯酰胺过多易导致聚合产物交联从而降低溶解性，二甲基二烯丙基氯化有利于提高电中和性能，但二甲基二烯丙基氯化铵价格较高，而且用量太多会影响单体之间的交联，使产物分子量降低。
在上述步骤（3）中，紫外光的波长可为365nm或254nm，聚合反应在0~30℃室温环境下进行，制备得到的除藻絮凝剂可用无水乙醇提纯，提纯时间可为18~24h，提纯后剪碎造粒、烘干，并用研钵研磨成粉。
作为优选，步骤（1）中恒温水浴温度为10~65℃。
作为优选，所述壳聚糖分子量不小于5万，脱乙酰度为60~95%。这样条件的壳聚糖具有更强的水溶性，更加有利于聚合反应
作为优选，步骤（3）中所述光引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐V-50、偶氮二异丁咪唑林盐酸盐VA-044、硝酸铈铵CAN、过硫酸铵或过硫酸钾。引发剂的含量如果过多，易引起交联，使得聚合产物不溶解，过少会导致反应不完全，聚合产物分子量低。
作为优选，步骤（3）中紫外光的光强为100~5000uW/cm。可进一步优先为1000~3000uW/cm。
作为优选，步骤（3）中聚合反应时间为10~200min。
作为优选，步骤（3）中，静置熟化时间为1~6h。
上述方法制备的除藻絮凝剂在源水除藻中的应用。
作为优选，所述源水的pH为4.5~10。
作为优选，所述除藻絮凝剂的用量为0.1~50mg/L。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过对壳聚糖进行化学改性，在壳聚糖分子链上引入不同的基团来制备新型的壳聚糖衍生物絮凝剂，其阳离子强度得到了提升，分子量增大，并且黏结架桥作用也得以强化，絮凝性能明显增强。同时，新基团的引入也能弥补壳聚糖自身性能的不足，拓宽了壳聚糖的应用领域。将改性壳聚糖絮凝剂用于藻类的去除处理，利用其强正电荷性和改善之后的吸附架桥作用使得藻细胞脱稳沉降，达到絮凝除藻的目的。
2、本发明制得的壳聚糖改性除藻絮凝剂，不仅提高了壳聚糖絮凝性能，还改善了壳聚糖的溶解性能，黏度系数更高，可以广泛用于含藻的景观水、河流水和湖泊水的除藻处理。
3、壳聚糖经接枝聚合后具有良好的抗盐和抗pH性能，使用pH范围较宽，在4.5-10范围内均可应用。
4、本发明用于除藻，高效安全可靠，除藻彻底、速度快、除藻剂用量小，能够使藻沉降到水底，安全有效地控制藻类水华，保持水面干净，水体清澈透明，不影响水体美观，且原料壳聚糖来源广泛，天然无毒可降解，无二次污染风险。
5、本发明的方法，操作简单、合成时间短，所用主要原料为来源丰富的天然高分子产品，是一种经济的获得高品质的除藻絮凝剂的制备方法。
6、本发明制得的壳聚糖改性除藻絮凝剂具有良好的絮凝、金属离子吸附、抑菌、除臭、脱色及有效降低COD值等诸多功能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例中使用的壳聚糖分子量为5万，脱乙酰度为80%。
实施例1
本实施例壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步，向10mL质量浓度为1%的醋酸溶液中加入7.64g（0.047mol）的壳聚糖粉末，并置于磁力搅拌器上搅拌至溶解，再缓慢加入10mL马来酸酐水溶液，其中马来酸酐为4.589g（0.047mol），用磁力搅拌器搅拌至溶液呈均一透明，且呈微黄色的溶液。将所得到的均一、透明溶液置于水浴摇床中，在30℃震荡7h，并置于40℃下烘干干燥，得到的产物即为马来酰化壳聚糖。
第二步，向石英反应器中依次加入马来酰化壳聚糖2g、去离子水30ml、丙烯酰胺（AM）6g、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为2g，搅拌均匀至完全溶解形成均一水溶液，其中去离子水作为溶剂，计丙烯酰胺、DMDAAC和马来酰化壳聚糖单体为总单体，所述单体水溶液中总单体质量分数为25%。
第三步，在第二步所述单体水溶液中，通入氮气除氧，在溶液液面1cm处充5分钟，4分钟后加入占总单体质量为0.02%的光引发剂V50，继续向反应装置充入高纯氮，持续5min后，将反应装置完全密封；
第四步，在室温20℃环境下，将第三步得到的反应溶液放入紫外光反应装置中，在紫外光照射下进行引发聚合，其中紫外光波长为365nm，光强为1000uW/cm，光照2h后取出，静置熟化1h，将产物用无水乙醇提纯，浸泡24小时并将产物剪碎造粒，并在烤箱中干燥24小时，并用研钵研磨成粉，制得壳聚糖改性除藻絮凝剂P（CS-AM-DMDAAC）。
实施例2
本实施例壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步，向15mL质量浓度为4%的醋酸溶液中加入9.821g（0.061mo）的壳聚糖粉末，并置于磁力搅拌器上搅拌至溶解，再缓慢加入20mL马来酸酐水溶液，其中马来酸酐为5.892g（0.059mol），用磁力搅拌器搅拌至溶液呈均一透明，且呈微黄色的溶液。将所得到的均一、透明溶液置于水浴摇床中，在40℃震荡5h，并置于40℃下烘干干燥，得到的产物即为马来酰化壳聚糖。
第二步，向石英反应器中依次加入马来酰化壳聚糖单体3g、去离子水25ml、丙烯酰胺（AM）5g、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为2g，搅拌均匀至完全溶解形成均一水溶液，其中去离子水作为溶剂，计丙烯酰胺、DMDAAC和马来酰化壳聚糖单体为总单体，按照一定所述单体水溶液中总单体质量分数为28.6%；
第三步，在第二步所述单体水溶液中，通入氮气除氧，在溶液液面1cm处充5分钟，4分钟后加入占总单体质量为0.2%的光引发剂过硫酸铵，继续向反应装置充入高纯氮，持续5min后，将反应装置完全密封；
第四步，在室温25℃环境下，将第三步得到的反应溶液放入紫外光反应装置中，在紫外光照射下进行引发聚合，其中紫外光波长为365nm，光强为2000uW/cm，光照1h后取出，静置熟化1h，将产物用无水乙醇提纯，浸泡24小时并将产物剪碎造粒，并在烤箱中干燥24小时，并用研钵研磨成粉，制得壳聚糖改性除藻絮凝剂P（CS-AM-DMDAAC）。
实施例3
本实施例壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步，向25mL质量浓度为2%的醋酸溶液中加入7.64g的壳聚糖粉末，并置于磁力搅拌器上搅拌至溶解，再缓慢加入40mL马来酸酐水溶液，其中马来酸酐为4.589g，用磁力搅拌器搅拌至溶液呈均一透明，且呈微黄色的溶液。将所得到的均一、透明溶液置于水浴摇床中，在30℃震荡7h，并置于40℃下烘干干燥，得到的产物即为马来酰化壳聚糖。
第二步，向石英反应器中依次加入马来酰化壳聚糖单体2g、去离子水25ml、丙烯酰胺（AM）6g、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为2g，搅拌均匀至完全溶解形成均一水溶液，其中去离子水作为溶剂，计丙烯酰胺、DMDAAC和马来酰化壳聚糖单体为总单体，按照一定所述单体水溶液中总单体质量分数为28.6%；
第三步，在第二步所述单体水溶液中，通入氮气除氧，在溶液液面1cm处充5分钟，4分钟后加入占总单体质量为2%的光引发剂硝酸铈铵，继续向反应装置充入高纯氮，持续5min后，将反应装置完全密封；
第四步，在室温30℃环境下，将第三步得到的反应溶液放入紫外光反应装置中，在紫外光照射下进行引发聚合，其中紫外光波长为365nm，光强为3000uW/cm，光照20min后取出，静置熟化1h，将产物用无水乙醇提纯，浸泡24小时并将产物剪碎造粒，并在烤箱中干燥24小时，并用研钵研磨成粉，制得壳聚糖改性除藻絮凝剂P（CS-AM-DMDAAC）。
应用试验
根据《水处理剂混凝性能的评价方法HGT 4331-2012》的标准，将实施例1、2和3制备的壳聚糖改性除燥絮凝剂分别用于源水除藻，试验设置3组，每组源水pH分别为3、4.5、7、10、11的5个样，各组絮凝剂的用量均为0.2mg/L，试验结果见表1。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将壳聚糖溶于酸溶液中，再将所述酸溶液与马来酸酐水溶液混合，将混合溶液搅拌均匀后，置于恒温水浴摇床中，震荡反应2~12h，其中，壳聚糖与马来酸酐的摩尔比为1:0.04~25；
（2）将步骤（1）中得到的马来酰化壳聚糖与丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵混合，配制成总单体质量分数为25~30%的单体水溶液，其中总单体为马来酰化壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵，马来酰化壳聚糖、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵三者的质量比为1:1~4:0.5~1.5；
（3）将单体水溶液于氮气保护下，加入光引发剂，并通过紫外光照射引发聚合反应，反应完成后静置熟化，即得到所述的除藻絮凝剂，所述光引发剂为总单体质量的0.01~3%。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中恒温水浴温度为10~65℃。
3.根据权利要求1所述的壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖分子量不小于5万，脱乙酰度为60~95%。
4.根据权利要求1所述的壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述光引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐V-50、偶氮二异丁咪唑林盐酸盐VA-044、硝酸铈铵、过硫酸铵或过硫酸钾。
5.根据权利要求1所述的壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中紫外光的光强为100~5000uW/cm。
6.根据权利要求1所述的壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中聚合反应时间为10~200min。
7.根据权利要求1所述的壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，静置熟化时间为1~6h。
8.权利要求1至7任一项所述的方法制备的除藻絮凝剂在源水除藻中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述源水的pH为4.5~10。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述除藻絮凝剂的用量为0.1~50mg/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810142029.1A CN108314759A (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810142029.1A CN108314759A (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108314759A true CN108314759A (zh) | 2018-07-24 |
Family
ID=62902946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810142029.1A Pending CN108314759A (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108314759A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110894260A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-20 | 南京工程学院 | 一种双性壳聚糖絮凝剂及制备方法 |
| CN112500633A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-03-16 | 上海山恒生态科技股份有限公司 | 一种可回收絮凝剂的制备方法 |
| CN113024729A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-25 | 重庆大学 | 一种低压紫外光引发的阳离子壳聚糖基絮凝剂的制备方法及应用 |
| CN114436386A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-05-06 | 浙江爱彼环保科技有限公司 | 一种复合水处理剂 |
| CN114436362A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-06 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种利用带正电的物质耦合正电改性纤维的除藻和去藻毒素的方法 |
| CN114804311A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-29 | 衡阳市建衡实业有限公司 | 一种高性能聚氯化铝絮凝剂的制备工艺 |
| CN115975071A (zh) * | 2023-01-12 | 2023-04-18 | 大连大学 | 一种马来酰化壳聚糖大分子交联剂及其制备方法 |
| WO2024065008A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | University Of Technology Sydney | A method for preparing and selecting a polymeric flocculant for use in harvesting microalgae |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01215313A (ja) * | 1987-10-26 | 1989-08-29 | Toray Ind Inc | 有機微粒子の凝集方法 |
| CN1858081A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-11-08 | 济南市化工研究所 | 壳聚糖－丙烯酰胺－二甲基二烯丙基氯化铵共聚物与马来酸酐共聚物钠盐交联衍生物制备和应用 |
| CN105622847A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-01 | 南京工业大学 | 一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法及其应用 |
-
2018
- 2018-02-11 CN CN201810142029.1A patent/CN108314759A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01215313A (ja) * | 1987-10-26 | 1989-08-29 | Toray Ind Inc | 有機微粒子の凝集方法 |
| CN1858081A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-11-08 | 济南市化工研究所 | 壳聚糖－丙烯酰胺－二甲基二烯丙基氯化铵共聚物与马来酸酐共聚物钠盐交联衍生物制备和应用 |
| CN105622847A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-01 | 南京工业大学 | 一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法及其应用 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110894260A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-20 | 南京工程学院 | 一种双性壳聚糖絮凝剂及制备方法 |
| CN110894260B (zh) * | 2019-12-16 | 2022-10-14 | 南京工程学院 | 一种双性壳聚糖絮凝剂及制备方法 |
| CN112500633A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-03-16 | 上海山恒生态科技股份有限公司 | 一种可回收絮凝剂的制备方法 |
| CN112500633B (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-25 | 上海山恒生态科技股份有限公司 | 一种可回收絮凝剂的制备方法 |
| CN113024729A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-25 | 重庆大学 | 一种低压紫外光引发的阳离子壳聚糖基絮凝剂的制备方法及应用 |
| CN114436362A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-06 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种利用带正电的物质耦合正电改性纤维的除藻和去藻毒素的方法 |
| CN114436386A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-05-06 | 浙江爱彼环保科技有限公司 | 一种复合水处理剂 |
| CN114436386B (zh) * | 2022-03-10 | 2023-08-22 | 泰州先进化工有限公司 | 一种复合水处理剂 |
| CN114804311A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-29 | 衡阳市建衡实业有限公司 | 一种高性能聚氯化铝絮凝剂的制备工艺 |
| WO2024065008A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | University Of Technology Sydney | A method for preparing and selecting a polymeric flocculant for use in harvesting microalgae |
| CN115975071A (zh) * | 2023-01-12 | 2023-04-18 | 大连大学 | 一种马来酰化壳聚糖大分子交联剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108314759A (zh) | 一种壳聚糖改性除藻絮凝剂的制备方法 | |
| CN105622847B (zh) | 一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法及其应用 | |
| Liu et al. | Evaluation of structural effects on the flocculation performance of a co-graft starch-based flocculant | |
| Yang et al. | A review on chitosan-based flocculants and their applications in water treatment | |
| Wu et al. | Evaluation of chain architectures and charge properties of various starch-based flocculants for flocculation of humic acid from water | |
| Kono et al. | Removal of anionic dyes in aqueous solution by flocculation with cellulose ampholytes | |
| Liu et al. | Flocculation and antimicrobial properties of a cationized starch | |
| Huang et al. | Dual functionality of a graft starch flocculant: Flocculation and antibacterial performance | |
| Dong et al. | Flocculation of algal cells by amphoteric chitosan-based flocculant | |
| Huang et al. | Preparation of dual-function starch-based flocculants for the simultaneous removal of turbidity and inhibition of Escherichia coli in water | |
| Hu et al. | Dewaterability of sewage sludge conditioned with a graft cationic starch-based flocculant: Role of structural characteristics of flocculant | |
| Hu et al. | Evaluation of the structural factors for the flocculation performance of a co-graft cationic starch-based flocculant | |
| Yang et al. | Flocculation properties of biodegradable amphoteric chitosan-based flocculants | |
| Cai et al. | Effect of hydrolysis degree of hydrolyzed polyacrylamide grafted carboxymethyl cellulose on dye removal efficiency | |
| Divakaran et al. | Flocculation of river silt using chitosan | |
| Mittal et al. | Gum ghatti and poly (acrylamide-co-acrylic acid) based biodegradable hydrogel-evaluation of the flocculation and adsorption properties | |
| CN104649398B (zh) | 有机高分子重金属螯合絮凝剂及其制备方法和应用 | |
| CN104130351A (zh) | 一种接枝共聚型阳离子多糖生物絮凝剂及其制备方法 | |
| CN108359103B (zh) | 一种疏水改性壳聚糖絮凝剂及其制备方法和应用 | |
| Mostafa et al. | Towards synthesis, characterization and properties of smart material based on chitosan using Mn-IV itaconic acid as a novel redox pair | |
| Wu et al. | Efficient removal of both positively and negatively charged colloidal contaminants using amphoteric starch-based flocculants synthesized by low-pressure UV initiation | |
| CN112897667A (zh) | 一种铵盐污水处理絮凝剂 | |
| CN104725644A (zh) | 一种基于天然高分子的两性絮凝剂及其制备方法 | |
| Zhang et al. | The flocculating properties of chitosan‐graft‐polyacrylamide flocculants (II)—Test in pilot scale | |
| CN108178266B (zh) | 一种高效污水处理絮凝剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180724 |