CN110282856A - 一种全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂及其制备方法，所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂是将通过醚化改性得到的主链阳离子化天然高分子进一步在酸性条件下通过接枝强阳离子单体共聚反应得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，它的结构式如式(Ⅱ)所示：其中，全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂中，主链季铵盐基团取代度为5％‑90％。本发明的污泥调理剂污泥脱水效果好，不仅提高了污泥脱水性能，还改善了溶解性能；原料纤维素和淀粉来源广泛，天然无毒可降解，具有良好的污泥脱水、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。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂及其制备方法。
背景技术
污泥是给排水处理过程中的副产物，污泥主要包括混入水体中的泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、各种胶体、有机质及吸附的金属元素、病菌、虫卵等组成的复杂物质，未经处理的污泥固含量一般低于8％。目前污泥处置是水处理系统中的重要组成部分，其费用约占污水处理厂总运营成本的一半。随着各国环境法律法规趋于严格及民众环保意识的不断提高，污泥处置已经成为全球水处理行业中的热点课题之一。为了提高处置效率降低污泥在实际处理中的成本，至关重要的步骤是进行泥水分离。然而由于污泥是一个由稳定悬浮的无机/有机胶体颗粒组成的复杂体系，这些胶体颗粒因其重力沉降性差而悬浮在水中；另外，污泥内含有大量亲水性胞外聚合物(extracellularpolymeric substances,EPS)，使得水分子紧密结合在颗粒表面或吸附于有机物及其聚集体内；且污泥可压缩性强，因此直接使用机械脱水的方法难以进行有效的泥水分离，必须对污泥实施调理，进行预处理。
目前主要的污泥调理方法可以分为物理法和化学法。物理法是指通过物理的方法改变污泥的理化性质，包括添加骨料、热调理、冻融法、微波调理、超声调理以及它们的组合。化学法指通过改变污泥的性质来提高脱水效果，包括酸碱调理、添加表面活性剂、氧化调理、混凝/絮凝调理、生化药剂调理和电化学方法。综合考虑以上调理方法的经济性和有效性，混凝/絮凝调理具有成本低、操作性强等特点，是最常用的污泥调理方法之一。目前常用的混凝剂/絮凝剂主要包括以铝盐和铁盐为主的无机混凝剂和以聚丙烯酰胺为代表的合成有机高分子絮凝剂两大类，它们性价比高、处理效果好，因此被广泛应用。然而，使用这两类絮凝剂时，都不可避免的存在二次污染的可能：(1)无机絮凝剂中微量的金属离子残留在水体中，必定会对人畜健康造成损害。在2007年国家新颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中，对铝离子和铁离子的残留量均已有了明确的规定。(2)合成有机高分子絮凝剂尽管本身没有毒性，但其内部没有参加反应的单体，如丙烯酰胺等却具有很大的毒性。因此，现在普遍认为，水处理工艺中应慎重使用无机和合成高分子絮凝剂来净化水体，因此急需开发高效经济的绿色絮凝剂。
近年来，由于天然高分子具有来源广、无毒性、可再生以及环境友好等特点，而备受关注。此外，天然高分子因其分子链上分布着大量的游离的活性基团，而具有良好的絮凝作用。事实上，在古代，人们已经开始使用天然高分子作净水剂。而在近代，由于无机絮凝剂和合成高分子絮凝剂的快速发展，天然高分子絮凝剂的研究进入停滞期。近年来，随着环境污染的日趋严重，天然高分子材料由于其环保特点，而重新成为当前水处理剂研发的热点之一，更被誉为“21世纪绿色絮凝剂”。另外，在用作污泥调理剂时，天然高分子絮凝剂由于其刚性链结构特征，其还可作为骨料改善泥饼的可压缩性；并且对于淀粉及纤维素等多糖类天然高分子絮凝剂而言(其结构如式(Ⅰ)所示)，其糖环结构与EPS中多糖类化合物(polysaccharide,PS)具有较大相似性，有利于其与EPS紧密结合、有效破坏其溶剂化层释放结合水，进而提高最终污泥脱水性能。自20世纪70年代以来，发达国家在废水处理中都开始使用天然高分子絮凝剂。我国天然高分子资源极为丰富，但相对而言，这方面的研究还较少，天然高分子絮凝剂在污泥调理中应用的相关报道就更为有限。现今，我国政府对环境治理高度重视，并公布实施了新的污染防治法、饮用水卫生标准和行业排放标准，这无疑为天然高分子絮凝剂的进一步发展提供了良好契机。
其中，纤维素和淀粉是两种最为常见且性能优越的天然高分子材料，其来源十分广泛，价格低廉，分子链中含有反应性羟基-OH，与水体中污染物有着良好的吸附络合作用，显示出较好的絮凝性能。但是，由于纤维素和淀粉本身的溶解性较差、分子量相对较低、絮凝效果对pH敏感等缺点，其实际应用也受到了一定限制。针对这些缺点，通常采用化学改性的方法改善其性能。其中，通过醚化和接枝共聚的改性方法，采用化学键链接的方式在纤维素和淀粉主链和接枝链上均引入强阳离子基团，相较于其它改性天然高分子材料(如非接枝型、阳离子型、阴离子型等)，具有以下更为显著的优点：(1)水溶性大幅提高；(2)对水体及污泥泥水中胶体颗粒的电中和性能得到进一步增强；(3)络合能力增强，能进一步脱除水体中的过渡金属离子、阴/阳离子电解质、表面活性剂、腐植酸类物质等；(4)通过化学键链接而形成的接枝高分子链，既提高了高分子分子量，又增强了絮凝剂粘接架桥絮凝能力。因此，在纤维素和淀粉主链和接枝链上均引入强阳离子基团的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂极具应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥脱水效果好的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂及其制备方法。
本发明的技术方案如下：本发明的一种全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂是将通过醚化改性得到的主链阳离子化天然高分子进一步在酸性条件下通过接枝强阳离子单体共聚反应得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，它的结构式如式(Ⅱ)所示：
进一步地，所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂中，主链季铵盐基团取代度为5％-90％；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为强阳离子单体，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的质量为全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂质量的5％-80％。
进一步地，所述的主链阳离子化天然高分子是由纤维素或淀粉和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)通过醚化反应得到的，其中，纤维素或淀粉为采用市售各类产品。
更进一步地，所述的纤维素或淀粉分子量不小于5万。
本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，它可以按式(Ⅲ)的反应式制备，包括如下步骤：
(1)将纤维素或淀粉分散在质量百分比浓度为1-30％氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，氢氧化钠或氢氧化钾溶液的溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:0.2–1:5，碱化0.5-2小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为20-60％的异丙醇溶液，加入量使CTA和纤维素或淀粉质量比为0.1:1–3:1，在30-70℃下反应0.5-6小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化天然高分子；
(2)将步骤(1)所得的主链阳离子化天然高分子溶解在水中，配置成主链阳离子化天然高分子质量百分比浓度为0.5％-3％的溶液，加入引发剂，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化天然高分子的质量比为1:1–10:1，在45-65℃下反应1-6小时，然后用沉淀剂沉淀分离产物并烘干，制得全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
进一步地，在步骤(2)中，所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵或硝酸铈铵中的任意一种，引发剂用量的摩尔数是纤维素或淀粉单元摩尔数的1％-3％。
进一步地，在步骤(1)中，水与异丙醇的质量比为1:4，在步骤(2)中，所述的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化天然高分子的质量比为8:1。
更进一步地，所述的沉淀剂为乙醇或丙酮中的一种或几种的组合。
有益效果：本发明的污泥调理剂污泥脱水效果好，不仅提高了污泥脱水性能，还改善了溶解性能；原料纤维素和淀粉来源广泛，天然无毒可降解，具有良好的污泥脱水、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。
本发明具有以下优点：
(1)本发明的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂材料的制备方法，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，成本低廉，适合大工业化生产，是一种经济的获得高品质的水处理剂的制备方法。
(2)全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，由于主链和接枝链均含有季铵盐强阳离子基团，不仅提高了材料的电中和污泥脱水性能，还改善了天然高分子的溶解性能。
(3)在主链阳离子化天然高分子上通过化学键链接引入接枝链，提高了材料的黏结架桥絮凝性能。产品具有高效的特点，投放量低，一般为0.1-5mg/L。
(4)相比于传统的高分子絮凝剂聚丙烯酰胺，本发明的产品中投加的单体为强阳离子季铵盐阳离子单体，毒性大幅降低，且投加的单体占最终絮凝剂的质量比例大幅减少，大大减小了单体的污染风险。
(5)本发明的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，主链和接枝链均含有季铵盐强阳离子基团，提高了天然高分子的分子量，改善了天然高分子的水溶性，还增强了其电中和黏结架桥絮凝作用；其适用范围广，具有良好的污泥脱水性能；而且，纤维素和淀粉均为天然生物可降解材料，具有无毒性，无二次污染等特点。
附图说明
图1为(1)淀粉，(2)主链阳离子化淀粉及(3)全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的红外光谱图。
图2为全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂对南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥的脱水效果示意图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明。应该理解的是，这些实施例是本发明的阐释和举例，并不以任何形式限制本发明的范围。
以下实施例中，所用原料纤维素和淀粉为滨州金汇玉米开发有限公司生产，重均分子量为5-100万。
实施例1
本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，它可以按式(Ⅲ)的反应式制备，包括如下步骤：
(1)将淀粉(重均分子量为15万)分散在质量百分比浓度为10％氢氧化钠溶液中(溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:1)，碱化1小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为50％的异丙醇溶液(其中CTA和淀粉质量比为1:1)，在50℃下反应4小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化淀粉。
(2)将主链阳离子化淀粉溶解在水中，配置成主链阳离子化淀粉质量百分比浓度为1％的溶液，待溶液均匀后，加入过硫酸钾作为引发剂(加入量为主链阳离子化淀粉单元摩尔数的2％)，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化淀粉的质量比为8:1)，在45℃下反应3小时，然后以丙酮作为沉淀剂，沉淀分离产物并烘干，制备得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
经用核磁方法分析，其中，主链季铵盐取代度为45％，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的含量为70％(质量)。淀粉、主链阳离子化淀粉及全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂材料的红外光谱图见图1。从图1看到，在淀粉的红外光谱图中，波数约3400cm-1为O－H特征吸收峰；在主链阳离子化淀粉的红外光谱图中，1499nm-1为CTA中季铵基团上C-H的振动吸收峰，从而证明主链阳离子化淀粉已制备成功；在全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的红外光谱图中，1499cm-1季铵盐阳离子基团特征吸收峰迁移到1478cm-1，且峰强得到进一步增加，说明聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构已接枝到淀粉分子链上。溶解度实验表明，其最大溶解度为：25℃下，100g水中溶解40g全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。将该污泥调理剂，以南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥为模拟水样，pH为7时进行污泥脱水实验。图2是该污泥调理剂的污泥脱水效果示意图。从图中可以看到，当污泥调理剂用量在3.0mg/L时，脱水效果达到最佳，含水率为78％。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，将纤维素(重均分子量为50万)分散在质量百分比浓度为1％氢氧化钾溶液中(溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:3)，碱化1.5小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为30％的异丙醇溶液(其中CTA和纤维素质量比为2:1)，在60℃下反应5小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化纤维素。
在步骤(2)中，将主链阳离子化纤维素溶解在水中，配置成主链阳离子化纤维素质量百分比浓度为2％的溶液，待溶液均匀后，加入硝酸铈铵作为引发剂(加入量为主链阳离子化纤维素单元摩尔数的3％)，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化纤维素的质量比为6:1)，在50℃下反应5小时，然后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离产物并烘干，制备得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
经用核磁方法分析，其中，CTA取代度为79％，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的含量为51％(质量)。溶解度实验表明，其最大溶解度为：25℃下，100g水中溶解40g全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。将该污泥调理剂，以南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥为模拟水样，pH为7时进行污泥脱水实验。当污泥调理剂用量在3.0mg/L时，脱水效果达到最佳，含水率为78％。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，将淀粉(重均分子量为5万)分散在质量百分比浓度为15％氢氧化钠溶液中(溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:0.2)，碱化2小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为20％的异丙醇溶液(其中CTA和淀粉质量比为3:1)，在30℃下反应1小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化淀粉。
在步骤(2)中，将主链阳离子化淀粉溶解在水中，配置成主链阳离子化淀粉质量百分比浓度为1.5％的溶液，待溶液均匀后，加入过硫酸铵作为引发剂(加入量为主链阳离子化淀粉单元摩尔数的1％)，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化淀粉的质量比为3:1)，在55℃下反应4小时，然后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离产物并烘干，制备得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
经用核磁方法分析，其中，CTA取代度为90％，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的含量为23％(质量)。溶解度实验表明，其最大溶解度为：25℃下，100g水中溶解42g全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。将该污泥调理剂，以南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥为模拟水样，pH为7时进行污泥脱水实验。当污泥调理剂用量在3.5mg/L时，脱水效果达到最佳，含水率为78％。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于：本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，将纤维素(重均分子量为100万)分散在质量百分比浓度为20％氢氧化钾溶液中(溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:5)，碱化1.5小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为60％的异丙醇溶液(其中CTA和纤维素质量比为0.1:1)，在70℃下反应3小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化纤维素。
在步骤(2)中，将主链阳离子化纤维素溶解在水中，配置成主链阳离子化纤维素质量百分比浓度为0.5％的溶液，待溶液均匀后，加入过硫酸钾作为引发剂(加入量为主链阳离子化纤维素单元摩尔数的1.5％)，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化纤维素的质量比为5:1)，在45℃下反应6小时，然后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离产物并烘干，制备得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
经用核磁方法分析，其中，CTA取代度为5％，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的含量为38％(质量)。溶解度实验表明，其最大溶解度为：25℃下，100g水中溶解23g全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。将该污泥调理剂，以南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥为模拟水样，pH为7时进行污泥脱水实验。当污泥调理剂用量在2.5mg/L时，脱水效果达到最佳，含水率为76％。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于：本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，将淀粉(重均分子量为100万)分散在质量百分比浓度为30％氢氧化钾溶液中(溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:0.5)，碱化1小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为40％的异丙醇溶液(其中CTA和淀粉质量比为0.5:1)，在40℃下反应0.5小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化淀粉。
在步骤(2)中，将主链阳离子化淀粉溶解在水中，配置成主链阳离子化淀粉质量百分比浓度为2.5％的溶液，待溶液均匀后，加入硝酸铈铵作为引发剂(加入量为主链阳离子化淀粉单元摩尔数的3％)，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化淀粉的质量比为1:1)，在60℃下反应1小时，然后以丙酮作为沉淀剂，沉淀分离产物并烘干，制备得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
经用核磁方法分析，其中，CTA取代度为26％，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的含量为5％(质量)。溶解度实验表明，其最大溶解度为：25℃下，100g水中溶解27g全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。将该污泥调理剂，以南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥为模拟水样，pH为7时进行污泥脱水实验。当污泥调理剂用量在2.0mg/L时，脱水效果达到最佳，含水率为75％。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于：本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，将纤维素(重均分子量为5万)分散在质量百分比浓度为5％氢氧化钾溶液中(溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:2)，碱化0.5小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为35％的异丙醇溶液(其中CTA和纤维素质量比为0.2:1)，在65℃下反应6小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化纤维素。
在步骤(2)中，将主链阳离子化纤维素溶解在水中，配置成主链阳离子化纤维素质量百分比浓度为2％的溶液，待溶液均匀后，加入过硫酸铵作为引发剂(加入量为主链阳离子化纤维素单元摩尔数的2.5％)，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化纤维素的质量比为2:1)，在65℃下反应2小时，然后以丙酮作为沉淀剂，沉淀分离产物并烘干，制备得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
经用核磁方法分析，其中，CTA取代度为12％，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的含量为11％(质量)。溶解度实验表明，其最大溶解度为：25℃下，100g水中溶解19g全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。将该污泥调理剂，以南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥为模拟水样，pH为7时进行污泥脱水实验。从图中可以看到，当污泥调理剂用量在4.5mg/L时，脱水效果达到最佳，含水率为80％。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于：本发明的一种所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，将淀粉(重均分子量为75万)分散在质量百分比浓度为25％氢氧化钠溶液中(溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:4)，碱化2小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为45％的异丙醇溶液(其中CTA和淀粉质量比为1.5:1)，在55℃下反应2小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化淀粉。
在步骤(2)中，将主链阳离子化淀粉溶解在水中，配置成主链阳离子化淀粉质量百分比浓度为3％的溶液，待溶液均匀后，加入过硫酸钾作为引发剂(加入量为主链阳离子化淀粉单元摩尔数的2％)，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化淀粉的质量比为10:1)，在60℃下反应1小时，然后以丙酮作为沉淀剂，沉淀分离产物并烘干，制备得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
经用核磁方法分析，其中，CTA取代度为62％，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的含量为80％(质量)。溶解度实验表明，其最大溶解度为：25℃下，100g水中溶解46g全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。将该污泥调理剂，以南京市某市政污水处理厂二沉池活性污泥为模拟水样，pH为7时进行污泥脱水实验。当污泥调理剂用量在3.5mg/L时，脱水效果达到最佳，含水率为77％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，其特征在于：所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂是将通过醚化改性得到的主链阳离子化天然高分子进一步在酸性条件下通过接枝强阳离子单体共聚反应得到全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，它的结构式如式(Ⅱ)所示：
2.根据权利要求1所述的一种全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，其特征在于：所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂中，主链季铵盐基团取代度为5％-90％；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为强阳离子单体，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构的质量为全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂质量的5％-80％。
3.根据权利要求1所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，其特征在于：所述的主链阳离子化天然高分子是由纤维素或淀粉和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)通过醚化反应得到的，其中，纤维素或淀粉为采用市售各类产品。
4.根据权利要求3所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂，其特征在于：所述的纤维素或淀粉分子量不小于5万。
5.一种权利要求1所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将纤维素或淀粉分散在质量百分比浓度为1-30％氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，氢氧化钠或氢氧化钾溶液的溶剂为水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为1:0.2–1:5，碱化0.5-2小时；之后，加入CTA质量百分比浓度为20-60％的异丙醇溶液，加入量使CTA和纤维素或淀粉质量比为0.1:1–3:1，在30-70℃下反应0.5-6小时，反应完成后以乙醇作为沉淀剂，沉淀分离，得到主链阳离子化天然高分子；
(2)将步骤(1)所得的主链阳离子化天然高分子溶解在水中，配置成主链阳离子化天然高分子质量百分比浓度为0.5％-3％的溶液，加入引发剂，再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化天然高分子的质量比为1:1–10:1，在45-65℃下反应1-6小时，然后用沉淀剂沉淀分离产物并烘干，制得全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂。
6.根据权利要求5所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵或硝酸铈铵中的任意一种，引发剂用量的摩尔数是纤维素或淀粉单元摩尔数的1％-3％。
7.根据权利要求5所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，水与异丙醇的质量比为1:4，在步骤(2)中，所述的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与主链阳离子化天然高分子的质量比为8:1。
8.根据权利要求5所述的全强阳离子型接枝天然高分子污泥调理剂的制备方法，其特征在于：所述的沉淀剂为乙醇或丙酮中的一种或几种的组合。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111807674A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-10-23 | 内江师范学院 | 阳离子淀粉接枝缩合单宁强化活性污泥脱水性能的方法 |
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