CN109319899A - 一种环保生物基絮凝剂的制备方法 - Google Patents

一种环保生物基絮凝剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保生物基絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:步骤一,将50‑60份改性淀粉加入到70‑80份去离子水中,与75‑85℃下搅拌45‑55min,随后加入质量分数为10‑20%的柠檬酸钠,反应10‑20min,随后再加入冰醋酸调节pH至4.0‑5.0,备用。本发明将淀粉进行改性,淀粉是一种天然的高分子絮凝材料,其淀粉链段上含有大量羟基,将其先与预处理棉花籽壳进行蒸汽爆破处理,预处理棉花籽壳含有纤维素和木质素,爆破处理后表面体积增大,原料活性进一步增强。

Description

一种环保生物基絮凝剂的制备方法
技术领域
本发明涉及絮凝剂技术领域,具体涉及一种环保生物基絮凝剂的制备方法。
背景技术
絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类,其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂;有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂,絮凝剂在废水处理中的应用有效的提升了污水处理速率,使废水处理效果显著,目前,该药剂在各行业废水处理中应用较为广泛,絮凝沉淀法是选用无机絮凝剂和有机阴离子型絮凝剂聚丙烯酰铵配制成水溶液加入废水中,便会产生压缩双电层,使废水中的悬浮微粒失去稳定性,胶粒物相互凝聚使微粒增大,形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀,从而去除废水中的大量悬浮物,从而达到水处理的效果。为提高分离效果,可适时、适量加入助凝剂。
传统的无机絮凝剂因其低成本、易于使用特点在絮凝剂中应用,但是其絮凝效果差和在金属废液中残留浓度高而在废水处理中受到限制,有机絮凝剂因其在较低浓度的废水处理中显著的絮凝能力被广泛使用但是其难以生物降解和会在水中残留,对环境和人类造成一定伤害,生物基型的絮凝剂,可生物降解、可再生以及无毒环保友好特点,倍受青睐,因而对生物聚合物的絮凝剂研究越来越多。
现有中国专利文献(公开号:CN105622847B)公开了一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法及其应用,所述方法向酸溶液中加入壳聚糖,并加入酰化单体水溶液搅拌混合均匀,于5~60℃下震荡反应1~10h,用乙醇和丙酮进行沉淀和提纯并进行干燥,得N-酰化壳聚糖;在反应器中依次加入N-酰化壳聚糖、去离子水、丙烯酰胺、强阳离子型功能性单体搅拌均匀,向均匀溶液中通氮除氧,加入光引发剂和助溶剂搅拌混合均匀,放入紫外光反应装置中引发进行聚合反应,并进行烘干、造粒、制粉,得水溶性壳聚糖基絮凝剂,本发明将壳聚糖进行功能化,再与丙烯酰胺、强阳离子型功能性单体复合,虽可提高絮凝效果,但降解性降低。
中国专利文献(公开号:CN105253977B)公开了一种降低COD的环保絮凝剂及其制备方法和应用。该环保絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成:阳离子淀粉1~5%,壳聚糖1~3%,海泡石1~3%,氯化钠1~5%,累托石0.2~1%,冰醋酸1~3%,水80~94.8%,其制备方法为:将水加入到反应器中,加热搅拌;然后向反应器中加入阳离子淀粉,待淀粉完全溶解后加入冰醋酸和壳聚糖,待壳聚糖完全溶解后再加入氯化钠、海泡石和累托石进行充分搅拌,完全溶解后将混合液降至室温制得所述环保絮凝剂,该絮凝剂采用阳离子淀粉、壳聚糖复合再搭配矿物材料,矿物材料在溶液中易悬浮,反而影响整体性能。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种环保生物基絮凝剂的制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案:
本发明提供了一种环保生物基絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,将50-60份改性淀粉加入到70-80份去离子水中,与75-85℃下搅拌45-55min,随后加入质量分数为10-20%的柠檬酸钠,反应10-20min,随后再加入冰醋酸调节pH至4.0-5.0,备用;
所述改性淀粉的制备方法为将淀粉、预处理棉花籽壳按照重量比6:1进行混合,随后送入到蒸汽物料仓中进行爆破处理,压力为1-2MPa,处理20-30min,随后进行泄压,将爆破处理后的混合物送入到温度为120-130℃的植物油中,边搅拌边加入,搅拌20-30min,随后于-5~5℃下冷冻2-3h,取出,恢复至室温,即可;
步骤二,将步骤一中备用待产品、改性壳聚糖按照重量比(1.4-1.6):1进行混合,随后进行超声分散20-30min,随后送入磁力搅拌器中,再在氮气氛围下加入6-12份过硫酸加、3-5份二乙烯基苯,随后将温度升至70-80℃,搅拌转速升至260-280r/min,搅拌30-40min,再将转速降至110-120r/min,搅拌3-6h,即得本发明的环保生物基絮凝剂。
优选地,所述预处理棉花籽壳为棉花籽壳在100℃水中蒸煮2-3h,随后捣碎处理,再于65-75℃下干燥5-9h,即可。
优选地,所述植物油为菜籽油、蓖麻油、大豆油、棉花籽油中的一种或多种的组合物。
优选地,所述植物油为棉花籽油。
优选地,所述改性壳聚糖制备方法为将壳聚糖先进行酸化,酸化20-30min,随后再加入改性沸石,于60-70℃下反应12-18h,再进行抽滤,随后再干燥,即可。
优选地,所述壳聚糖酸化采用质量分数为92-96%的盐酸进行酸化。
优选地,所述壳聚糖酸化采用质量分数为94%的盐酸进行酸化。
优选地,所述改性沸石采用环氧大豆油进行改性沸石。
优选地,所述环氧大豆油改性沸石的方法为将沸石进行研磨至粒径为50-100目,随后加入到去离子水中进行超声分散,再抽滤、干燥,备用,随后将环氧大豆油在甲醇钠碱性催化剂条件下开环,开环温度为100-120℃,反应4-6h,随后将开环后环氧大豆油、备用沸石按照重量比7:1进行混合于120-130℃下反应1-2h,随后再水洗、离心、干燥,即可。
优选地,所述沸石为八面沸石。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明将淀粉进行改性,淀粉是一种天然的高分子絮凝材料,其淀粉链段上含有大量羟基,将其先与预处理棉花籽壳进行蒸汽爆破处理,预处理棉花籽壳含有纤维素和木质素,爆破处理后表面体积增大,原料活性进一步增强,而木质素是一种可再生有机资源,吸附性、粘接性等性能好,纤维素韧性好,可提高淀粉作为基料在处理污水时的稳定性,同时可增强材料的絮凝效果,淀粉、预处理棉花籽壳二者再经过植物油改性后,油浴后植物油表面含有大量的羟基,可与淀粉链段结合,使其活性基团对悬浮物具有更好的促凝效果,同时提高与壳聚糖的结合能力,使淀粉-壳聚糖体系更稳定,改性壳聚糖采用沸石进行改性,避免了沸石单独加入淀粉-壳聚糖体系中会出现悬浮现象,引起整体性能,本发明制备的生物基絮凝剂具有环保、安全、降解等优点,同时采用的棉花籽壳、淀粉、植物油等原料可降低成本,节约资源,适合中小企业规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的本发明提供了一种环保生物基絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,将50份改性淀粉加入到70份去离子水中,与75℃下搅拌45min,随后加入质量分数为10%的柠檬酸钠,反应10min,随后再加入冰醋酸调节pH至4.0,备用;
所述改性淀粉的制备方法为将淀粉、预处理棉花籽壳按照重量比6:1进行混合,随后送入到蒸汽物料仓中进行爆破处理,压力为1MPa,处理20min,随后进行泄压,将爆破处理后的混合物送入到温度为120℃的植物油中,边搅拌边加入,搅拌20min,随后于-5℃下冷冻2h,取出,恢复至室温,即可;
步骤二,将步骤一中备用待产品、改性壳聚糖按照重量比1.4:1进行混合,随后进行超声分散20min,随后送入磁力搅拌器中,再在氮气氛围下加入6份过硫酸加、3份二乙烯基苯,随后将温度升至70℃,搅拌转速升至260r/min,搅拌30min,再将转速降至110r/min,搅拌3h,即得本发明的环保生物基絮凝剂。
本实施例的预处理棉花籽壳为棉花籽壳在100℃水中蒸煮2h,随后捣碎处理,再于65℃下干燥5h,即可。
本实施例的植物油为菜籽油。
本实施例的改性壳聚糖制备方法为将壳聚糖先进行酸化,酸化20min,随后再加入改性沸石,于60℃下反应12h,再进行抽滤,随后再干燥,即可。
本实施例的壳聚糖酸化采用质量分数为92%的盐酸进行酸化。
本实施例的改性沸石采用环氧大豆油进行改性沸石。
本实施例的环氧大豆油改性沸石的方法为将沸石进行研磨至粒径为50目,随后加入到去离子水中进行超声分散,再抽滤、干燥,备用,随后将环氧大豆油在甲醇钠碱性催化剂条件下开环,开环温度为100℃,反应4h,随后将开环后环氧大豆油、备用沸石按照重量比7:1进行混合于120℃下反应1h,随后再水洗、离心、干燥,即可。
本实施例的沸石为八面沸石。
实施例2.
本实施例的本发明提供了一种环保生物基絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,将60份改性淀粉加入到80份去离子水中,与85℃下搅拌55min,随后加入质量分数为20%的柠檬酸钠,反应20min,随后再加入冰醋酸调节pH至5.0,备用;
所述改性淀粉的制备方法为将淀粉、预处理棉花籽壳按照重量比6:1进行混合,随后送入到蒸汽物料仓中进行爆破处理,压力为2MPa,处理30min,随后进行泄压,将爆破处理后的混合物送入到温度为130℃的植物油中,边搅拌边加入,搅拌30min,随后于5℃下冷冻3h,取出,恢复至室温,即可;
步骤二,将步骤一中备用待产品、改性壳聚糖按照重量比1.6:1进行混合,随后进行超声分散30min,随后送入磁力搅拌器中,再在氮气氛围下加入12份过硫酸加、5份二乙烯基苯,随后将温度升至80℃,搅拌转速升至280r/min,搅拌40min,再将转速降至120r/min,搅拌3-6h,即得本发明的环保生物基絮凝剂。
本实施例的预处理棉花籽壳为棉花籽壳在100℃水中蒸煮3h,随后捣碎处理,再于75℃下干燥9h,即可。
本实施例的植物油为蓖麻油。
本实施例的改性壳聚糖制备方法为将壳聚糖先进行酸化,酸化30min,随后再加入改性沸石,于70℃下反应18h,再进行抽滤,随后再干燥,即可。
本实施例的壳聚糖酸化采用质量分数为96%的盐酸进行酸化。
本实施例的改性沸石采用环氧大豆油进行改性沸石。
本实施例的环氧大豆油改性沸石的方法为将沸石进行研磨至粒径为100目,随后加入到去离子水中进行超声分散,再抽滤、干燥,备用,随后将环氧大豆油在甲醇钠碱性催化剂条件下开环,开环温度为120℃,反应6h,随后将开环后环氧大豆油、备用沸石按照重量比7:1进行混合于130℃下反应2h,随后再水洗、离心、干燥,即可。
本实施例的沸石为八面沸石。
实施例3.
本实施例的本发明提供了一种环保生物基絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,将55份改性淀粉加入到75份去离子水中,与80℃下搅拌50min,随后加入质量分数为15%的柠檬酸钠,反应15min,随后再加入冰醋酸调节pH至4.5,备用;
所述改性淀粉的制备方法为将淀粉、预处理棉花籽壳按照重量比6:1进行混合,随后送入到蒸汽物料仓中进行爆破处理,压力为1.5MPa,处理25min,随后进行泄压,将爆破处理后的混合物送入到温度为125℃的植物油中,边搅拌边加入,搅拌25min,随后于0℃下冷冻3h,取出,恢复至室温,即可;
步骤二,将步骤一中备用待产品、改性壳聚糖按照重量比1.5:1进行混合,随后进行超声分散25min,随后送入磁力搅拌器中,再在氮气氛围下加入9份过硫酸加、4份二乙烯基苯,随后将温度升至75℃,搅拌转速升至270r/min,搅拌35min,再将转速降至115r/min,搅拌4.5h,即得本发明的环保生物基絮凝剂。
本实施例的预处理棉花籽壳为棉花籽壳在100℃水中蒸煮2.5h,随后捣碎处理,再于70℃下干燥7h,即可。
本实施例的植物油为棉花籽油。
本实施例的改性壳聚糖制备方法为将壳聚糖先进行酸化,酸化25min,随后再加入改性沸石,于65℃下反应15h,再进行抽滤,随后再干燥,即可。
本实施例的壳聚糖酸化采用质量分数为94%的盐酸进行酸化。
本实施例的改性沸石采用环氧大豆油进行改性沸石。
本实施例的环氧大豆油改性沸石的方法为将沸石进行研磨至粒径为75目,随后加入到去离子水中进行超声分散,再抽滤、干燥,备用,随后将环氧大豆油在甲醇钠碱性催化剂条件下开环,开环温度为110℃,反应5h,随后将开环后环氧大豆油、备用沸石按照重量比7:1进行混合于125℃下反应1.5h,随后再水洗、离心、干燥,即可。
本实施例的沸石为八面沸石。
对比例1.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同,唯有不同的是淀粉改性未加入预处理棉花籽壳。
对比例2.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同,唯有不同的是壳聚糖未改性。
对比例3.
采用中国专利文献(公开号:CN105253977B)公开了一种降低COD的环保絮凝剂及其制备方法和应用中实施例1原料及制备方法。
实施例1-3及对比例1-3性能测量结果如下
从实施例1-3及对比例1-3中得出,本发明实施例3相对于对比例3,试后COD改善了53.25mg/L,改善率为62.41%,BOD改善了41.99mg/L,改善率为80.39%,悬浮物降低了3.23mg/L,改善率为76.7%,同时壳聚糖、淀粉经过改性后均可改善本发明的絮凝效果。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,将50-60份改性淀粉加入到70-80份去离子水中,与75-85℃下搅拌45-55min,随后加入质量分数为10-20%的柠檬酸钠,反应10-20min,随后再加入冰醋酸调节pH至4.0-5.0,备用;
所述改性淀粉的制备方法为将淀粉、预处理棉花籽壳按照重量比6:1进行混合,随后送入到蒸汽物料仓中进行爆破处理,压力为1-2MPa,处理20-30min,随后进行泄压,将爆破处理后的混合物送入到温度为120-130℃的植物油中,边搅拌边加入,搅拌20-30min,随后于-5~5℃下冷冻2-3h,取出,恢复至室温,即可;
步骤二,将步骤一中备用待产品、改性壳聚糖按照重量比(1.4-1.6):1进行混合,随后进行超声分散20-30min,随后送入磁力搅拌器中,再在氮气氛围下加入6-12份过硫酸加、3-5份二乙烯基苯,随后将温度升至70-80℃,搅拌转速升至260-280r/min,搅拌30-40min,再将转速降至110-120r/min,搅拌3-6h,即得本发明的环保生物基絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述预处理棉花籽壳为棉花籽壳在100℃水中蒸煮2-3h,随后捣碎处理,再于65-75℃下干燥5-9h,即可。
3.根据权利要求1所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述植物油为菜籽油、蓖麻油、大豆油、棉花籽油中的一种或多种的组合物。
4.根据权利要求3所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述植物油为棉花籽油。
5.根据权利要求1所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述改性壳聚糖制备方法为将壳聚糖先进行酸化,酸化20-30min,随后再加入改性沸石,于60-70℃下反应12-18h,再进行抽滤,随后再干燥,即可。
6.根据权利要求5所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述壳聚糖酸化采用质量分数为92-96%的盐酸进行酸化。
7.根据权利要求6所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述壳聚糖酸化采用质量分数为94%的盐酸进行酸化。
8.根据权利要求5所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述改性沸石采用环氧大豆油进行改性沸石。
9.根据权利要求8所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述环氧大豆油改性沸石的方法为将沸石进行研磨至粒径为50-100目,随后加入到去离子水中进行超声分散,再抽滤、干燥,备用,随后将环氧大豆油在甲醇钠碱性催化剂条件下开环,开环温度为100-120℃,反应4-6h,随后将开环后环氧大豆油、备用沸石按照重量比7:1进行混合于120-130℃下反应1-2h,随后再水洗、离心、干燥,即可。
10.根据权利要求9所述的一种环保生物基絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述沸石为八面沸石。
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