CN113185640A - 一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用,主要是采用接枝共聚的方法,合成了一系列具有不同疏水程度的疏水改性阳离子淀粉絮凝剂。从分子结构来说,该方法不仅可以提高絮凝剂的分子量以及支链上阳离子官能团数目,增强电中和与粘结架桥作用,而且还可以引入大量疏水烷烃链,通过疏水缔合作用改善絮体和泥饼特性;通过上述电中和、粘结架桥及疏水缔合效应的协同作用,有效提高污泥处置性能。本发明疏水改性阳离子淀粉絮凝剂具有制备方法简单、合成时间短、产率高、原材料来源广、成本低等优势,为开发和设计绿色环保、低成本、高性能天然高分子絮凝剂提供了新思路及有益的参考。

Description

一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子化学合成及环境保护的交叉技术领域,具体涉及一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来,生活污水和工业污水的排放量日益增加,截止到2014年,全国各市污水处理厂平均日处理能力比上年增长了3.5%,高达12896万m3/天。巨量的废水经过各级工艺处理后,剩下了含水量较高的剩余污泥,含水率大于92%,加之污泥的处理处置费用昂贵,约占了整个水厂运作成本的一半左右,这使污泥的处理处置成为环境领域面临的巨大挑战。
目前,污泥的处理处置面临两方面的挑战,一方面,污泥作为污水处理的副产物,污泥中含有有毒有害物质,例如病原体,重金属,以及部分有机物,如果直接排放会对生态环境造成严重污染,需要对污泥进行适当处理处置降低其对环境带来的危害。另一方面,未经处理的污泥含水率一般在92%以上,需要对污泥进行脱水,减少污泥体积,降低其储存和运输成本。污泥含水率高是由于污泥颗粒表面会裹着水合层形成一种稳定的胶体悬浮液,这些颗粒带负电相互排斥导致沉降性能和脱水性能差,污泥固液分离比较困难。另外,污泥中的有机成分,尤其是胞外聚合物(EPS)会影响污泥脱水性能,增加污泥脱水难度。污泥脱水以机械脱水为主流工艺,受污泥组成特性的影响,若直接进行机械脱水难以实现良好的脱水效果。因此,机械脱水前,需要对污泥进行预处理便于后续高效脱水。
混凝/絮凝是常规污泥预处理技术之一,混凝/絮凝工艺为后续机械脱水减少污泥体积奠定重要基础。混凝/絮凝法由于操作简单、成本低、适用范围广和处理效果好等优点在废水处理中得到了广泛应用,而混凝/絮凝剂的选择成为了污水处理技术的关键和核心。目前,市场上广为使用的是合成有机高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺(PAM)类和无机混凝剂铁盐和铝盐等。尽管无机混凝剂与有机高分子絮凝剂具有良好的混凝/絮凝效果,是目前市场主流的水处理药剂,但在其实际使用过程中由于不可避免的存在金属离子以及高毒性有机单体残留等问题,对水体安全带来了潜在的风险。因此,开发新型、高效、环保的混凝剂/絮凝剂一直是热门研究课题。
基于上述分析,本发明设计一种可控制疏水程度的疏水改性阳离子淀粉絮凝剂,能更为有效的降低泥饼含水率,提高污泥处置性能。
发明内容
本发明提供一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用,该絮凝剂的亲疏水性易于调节,可以更好地与污泥胶体中两亲性EPS相互作用,并且通过接枝共聚的方法,提高絮凝剂的分子量和官能团数目,增强絮凝和污泥脱水性能。
为实现上述技术目的,本发明提供如下技术方案:
一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂,所述疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的结构式如下:
Figure BDA0003053638330000021
其中,n可为1-12中的任意整数。
本发明还提供一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将有机溶剂、甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物混合,搅拌,加入有机溶剂洗脱,得到白色产物;
步骤二:在淀粉中加入氢氧化钠进行碱化和糊化反应,然后加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液继续反应,调节pH,得到醚化改性淀粉;
步骤三:在氮气氛围下,在所述醚化改性淀粉中加入过硫酸铵,然后加入丙烯酰胺和所述白色产物,搅拌,反应完成后加入沉淀剂沉淀,过滤,干燥,粉碎,再用丙酮溶液索氏提取,烘干,即得疏水改性阳离子淀粉絮凝剂。
制备疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的反应方程式如下:
Figure BDA0003053638330000031
其中,CTA代表3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵;AM代表丙烯酰胺;DMRs代表具有不同烷烃链长度的阳离子单体;CS-DMRs代表接枝不同烷烃链长度单体后得到的改性阳离子淀粉絮凝剂;APS代表过硫酸铵。
进一步地,所述白色产物为DMRs,包括:DMR3、DMR5和DMR7。所述得到的疏水改性阳离子淀粉絮凝剂为CS-DMRs,包括:CS-DMR3、CS-DMR5和CS-DMR7。
进一步地,步骤一所述1-溴烷基化合物包括1-溴丙烷、1-溴戊烷和1-溴庚烷中的一种;所述有机溶剂为丙酮。
进一步地,步骤一所述搅拌是在温度为30-60℃条件下搅拌24-72h。
进一步地,步骤一所述有机溶剂与1-溴烷基化合物和甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵总摩尔比为2:(1-2)。所述有机溶剂为丙酮。
进一步地,步骤二反应时间为1-3h,反应温度为40-100℃;继续反应时间为2-5h;pH为5-10。
进一步地,步骤三所述醚化改性淀粉质量分数为5-20%。
进一步地,步骤三所述过硫酸铵为新鲜配制的。
进一步地,步骤三所述醚化改性淀粉和过硫酸铵反应10-30min,使得引发剂过硫酸铵与醚化改性淀粉充分反应。
进一步地,步骤三所述过硫酸铵与醚化改性淀粉的摩尔比为1:(5-50);所述白色产物与丙烯酰胺的摩尔比为(1-6):(1-6)。
进一步地,步骤三所述白色产物和丙烯酰胺的滴加速度为2滴/s。
进一步地,步骤三所述搅拌为在25-55℃条件下搅拌反应2-10h。保证整个反应在无氧条件下进行。
进一步地,步骤三所述沉淀剂为丙酮或乙醇;所述沉淀剂与疏水改性阳离子淀粉絮凝剂反应体系的体积比为2:1。絮凝剂反应体系包括絮凝剂以及反应体系中溶剂水等。
进一步地,步骤三所述提取为在80-105℃丙酮溶液中索氏提取2天。
本发明还提供疏水改性阳离子淀粉絮凝剂在污泥脱水中的应用。
天然高分子絮凝剂(如:淀粉,纤维素,甲壳素等)具有成本低、绿色环保、来源广泛等特点,其分子结构中通常含有大量的羟基、胺基等活性基团,可借助醚化、胺化、酯化、氧化、接枝共聚等改性方法,向天然高分子中引入不同功能的单体,以改善其自身溶解性差、带电荷低、分子量低等缺点,制得种类繁多、高效的水处理剂。絮凝剂的结构决定了其应用性能,此前人们对高分子絮凝剂的开发,注重改性功能基团的选择,主要采用一些亲水性的阳离子单体,增强水溶性的同时提高絮凝性能。但是面对亲/疏水性多变的有机污染物以及具有双亲性胞外聚合物包裹的污泥,则需要在絮凝剂分子中引入一些疏水成分,有利于疏水基团与疏水性污染物紧密结合,改善絮凝性能。在污泥脱水过程中,疏水基团可以形成疏水区域,进一步形成粗糙、多孔的泥饼,并且刚性的疏水结构可以充当骨料,改善泥饼的压缩性,有利于内部水分排出。目前,国内外文献中关于具有亲疏水两亲结构的絮凝剂在污泥脱水中应用的报道十分有限。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明采用接枝改性的方法,制得疏水改性的阳离子淀粉絮凝剂,可以调控疏水性;同时可以调节二元共聚单体、引发剂以及淀粉的量,进而控制接枝链的链长和分布,大大的提高了絮凝剂的分子量和官能团数目,增强电中和与粘结架桥作用;同时由于改性后絮凝剂具有疏水性,提高了与污泥表面疏水性物质的结合,有利于絮体的形成和聚集,并且刚性的疏水链还可以充当骨料,提高泥饼的过滤性和脱水性;通过上述电中和、粘结架桥及疏水缔合效应的协同作用,有效提高污泥处置性能。
(2)本发明采用的原料是一种天然高分子:淀粉,其来源广泛、无毒、可生物降解、无二次污染风险,由于淀粉结构中富含大量的羟基等官能团,不仅可以作为基材起到接枝疏水链的作用,还可以辅助协同吸附水体中污染物的作用,有效地增强了天然高分子絮凝剂的应用范围。
(3)由于疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的亲疏水性可通过选择不同的单体(DMRs)调节并控制,因此,可根据污泥的不同种类和特点选择合适疏水程度的改性淀粉絮凝剂。
(4)本发明的疏水改性阳离子淀粉絮凝剂不仅具有高效的污泥脱水性能,可以在0.05MPa作用下将污泥含水率降至80%以下,同时还可以降低水体中疏水性有机物和COD值,还兼具有抑菌、除臭等功效。
(5)本发明产品的制备方法和操作工艺简单、合成时间短、原材料来源广、成本低廉、产品使用范围广。该产品是一种经济、绿色、环保的水处理剂,为开发和设计绿色环保、低成本、高性能天然高分子絮凝剂提供了新思路及有益的参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1和对比例1制备的单体DMRs的核磁共振氢谱图;
图2为实施例1和对比例1制备的单体DMRs的傅里叶红外光谱图;
图3为实施例1和对比例1制备的絮凝剂的核磁共振氢谱图;
图4为实施例1和对比例1制备的絮凝剂的傅里叶红外光谱图;
图5为实施例1和对比例1制备的絮凝剂的接触角图;
图6为实施例1和对比例1制备的絮凝剂投加量与泥饼含水率关系图;
图7为实施例1和对比例1制备的絮凝剂与污泥比阻关系图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本发明。另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料,但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入,用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时,以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
实施例1
步骤一:活性功能单体DMRs的合成:将单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物(包括:1-溴丙烷、1-溴戊烷或1-溴庚烷)溶解在有机溶剂丙酮中(其中丙酮、单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物的摩尔比2:1:1),60℃下搅拌24h,待反应物完全反应,溶剂挥发,洗脱后得到白色产物DMRs(包括DMR3、DMR5和DMR7);
步骤二:醚化改性淀粉的制备:将5g淀粉和2g NaOH加入水中,在90℃下碱化和糊化1h,滴加3g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液,继续反应5h后,滴加0.1mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至10,得到醚化改性淀粉;
步骤三:疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的制备:充分溶解得到的醚化改性淀粉于100mL水溶液中,使醚化改性淀粉质量分数为20%,于60℃条件下搅拌1小时,并通入氮气,加入新鲜配制的过硫酸铵溶液,反应30min,使得过硫酸铵溶液与醚化改性淀粉充分反应,其中过硫酸铵与醚化改性淀粉的摩尔比为1:5;以2滴/s的速度向体系中滴加DMRs与丙烯酰胺共聚单体,其摩尔比为1:6,在55℃条件下搅拌反应10h,保证整个反应在无氧条件下进行,反应完成后,加入沉淀剂乙醇,其中乙醇与产物溶液的体积比为2:1,将产物沉淀、干燥、粉碎,在105℃丙酮溶液中索氏提取2天,烘干,得到粉末状疏水改性阳离子淀粉絮凝剂CS-DMRs(包括:CS-DMR3、CS-DMR5及CS-DMR7)。
对比例1
同实施例1,区别在于以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMR1)作为活性功能单体,制得一种亲水性改性阳离子淀粉絮凝剂(CS-DMR1)。
试验例:
1、图1为实施例1和对比例1制备的单体DMRs的核磁共振氢谱图,从图中可以看出,化学位移δ为6.09ppm(a)和5.71ppm(b)的峰被指定为H2C=C;化学位移δ=1.87ppm(c)是=C–CH3;化学位移δ=4.55ppm(d)是O–CH2–;化学位移δ=3.70ppm(e),3.32ppm(f),3.08ppm(g)是与季铵盐–N+(CH3)n连接的碳氢C-H振动峰;长的烷烃链–(CH2)6CH3碳氢振动峰的化学位移位于δ1.71ppm(h),1.21ppm(i),1.28ppm(j),0.78ppm(k)。
图2为实施例1和对比例1制备的DMRs单体的FTIR光谱图,从图中可以看出,1720cm-1处的特征峰是由于DMRs上的C=O伸缩振动引起的。1477和952cm-1峰对应于DMRs上N+(CH3)上的C-H振动峰。
1HNMR和FTIR光谱结果表明,活性功能单体DMRs被成功制备。
2、图3为实施例1和对比例1制备的CS-DMRs的核磁共振氢谱图,图4为实施例1和对比例1制备的CS-DMRs的傅里叶红外光谱图。从图中可以看出,对于AM单体,在1HNMR波谱中其亚甲基和甲基质子的化学位移分别为2.10ppm和1.55ppm。在FTIR光谱中,在1664cm-1处观察到AM上CONH2基团的C=O伸缩振动特征峰。对于单体DMRs,在FTIR波谱中,在1720、1477和952cm-1处的红外特征峰对应于羰基的伸缩振动。在1HNMR波谱中,季铵盐甲基质子振动的化学位移为3.20ppm。
根据以上1HNMR和FTIR信息表明:单体AM与DMRs被成功接枝到CS上。
图5为实施例1和对比例1制备的CS-DMRs的接触角。接触角作为衡量材料疏水性的一个重要参数,样品的接触角大小与疏水性呈正相关。合成过程中通过调节反应单体DMRs与AM的比例以及总的摩尔量不变,制得具有相同电荷密度不同疏水度的CS-DMRs。如图5所示,表征了絮凝剂CS-DMRs的亲疏水性。在这些絮凝剂CS-DMRs中,接触角的大小顺序为CS-DMR7>CS-DMR5>CS-DMR3>CS-DMR1,也表明它的疏水性的强弱顺序,这一结论与絮凝剂的结构相一致,CS-DMR7中含有最长的疏水烷烃链结构,其接触角最大为61.32°,并且CS-DMRs的接触角均小于90°,表明其溶解性也相对较好。
3、图6-7为实施例1和对比例1制备的CS-DMRs投加量与泥饼含水率和污泥比阻的关系图。从图中可以看出,随着CS-DMRs投加量从0.5mg/g TSS增加到3.5mg/g TSS,FCMC和SRF均先快速下降,继续增加投加量到最优投加量后,FCMC和SRF数值变化不大趋于稳定。在这4种CS-DMRs絮凝剂中,具有最高疏水性的CS-DMR7拥有最优异的脱水性能,能将FCMC从95.47%下降到79.26%。不仅FCMC和SRF数值较低,而且最优投加量也相对较低。CS-DMRs絮凝剂之间存在明显不同的脱水性能差异主要归因于其疏水程度不同,进一步说明絮凝剂的疏水结构有利于污泥的脱水。也就是说,具有亲疏水结构的有机高分子絮凝剂,由于疏水缔合与电中和及粘结架桥效应的协同作用,在提高污泥脱水性能方面优于亲水性有机高分子絮凝剂。
实施例2
步骤一:活性功能单体DMRs的合成:将单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物(包括:1-溴丙烷、1-溴戊烷和1-溴庚烷)溶解在有机溶剂丙酮中(其中丙酮、单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物的摩尔比2:1:0.5),45℃下搅拌48h,待反应物完全反应,溶剂挥发,洗脱后得到白色产物DMRs(包括DMR3、DMR5和DMR7);
步骤二:醚化改性淀粉的制备:将5g淀粉分散于水溶液中,然后加入0.5gNaOH,在80℃条件下碱化和糊化3h,滴加2g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液,继续反应4h后,滴加0.1mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至5,得到醚化改性淀粉。
步骤三:疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的制备:充分溶解得到的醚化改性淀粉于100mL水溶液中,使醚化改性淀粉质量分数为15%,并通入氮气,于水浴40℃条件下搅拌使其充分溶解,加入新鲜配制的过硫酸铵溶液,反应30min,使得过硫酸铵溶液与醚化改性淀粉充分反应,其中过硫酸铵与醚化改性淀粉的摩尔比为1:20。以2滴/s的速度向体系中滴加DMRs与丙烯酰胺共聚单体,其摩尔比为5:2,在45℃条件下搅拌反应6h,保证整个反应在氮气条件下进行,反应完成后,加入沉淀剂丙酮,其中丙酮与产物溶液的体积比为2:1,将产物沉淀、干燥、粉碎,在85℃丙酮溶液中索氏提取2天,烘干,得到粉末状疏水改性阳离子淀粉絮凝剂CS-DMRs(包括:CS-DMR3、CS-DMR5及CS-DMR7)。
经检测,得到的DMRs具有与图1相似的1H NMR和FTIR光谱,表明DMRs被成功制备。制得的CS-DMRs具有与图2相似的1H NMR和FTIR光谱以及接触角,表明CS-DMRs已被成功制备,其污泥脱水性能类同实施例1。
实施例3
步骤一:活性功能单体DMRs的合成:将单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物(包括:1-溴丙烷、1-溴戊烷或1-溴庚烷)溶解在有机溶剂丙酮中(其中丙酮、单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物的摩尔比2:1:1),30℃下搅拌24h,待反应物完全反应,溶剂挥发,洗脱后得到白色产物DMRs(包括DMR3、DMR5和DMR7);
步骤二:醚化改性淀粉的制备:将5g淀粉加入到1.0g NaOH中并在60℃水浴的碱性条件下糊化1h,滴加1.5g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液,继续保持60℃条件下反应4h后,此时溶液呈现咖啡色,滴加0.1mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至6,得到醚化改性淀粉;
步骤三:疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的制备:充分溶解得到的醚化改性淀粉于100mL水溶液中,使醚化改性淀粉质量分数为10%,于60℃条件下搅拌1小时,并通入氮气,加入新鲜配制的过硫酸铵溶液,反应15min,使得过硫酸铵溶液与醚化改性淀粉充分反应,其中过硫酸铵与醚化改性淀粉的摩尔比为1:25。以2滴/s的速度向体系中滴加DMRs与丙烯酰胺共聚单体,其摩尔比为2:5,在25℃条件下搅拌反应3h,保证整个反应在无氧条件下进行,反应完成后,加入沉淀剂乙醇,其中乙醇与产物溶液的体积比为2:1,将产物沉淀、干燥、粉碎,在100℃丙酮溶液中索氏提取2天,烘干,得到粉末状疏水改性阳离子淀粉絮凝剂CS-DMRs(包括:CS-DMR3、CS-DMR5及CS-DMR7)。
制得的活性功能单体DMRs具有与图1相似的1H NMR和FTIR光谱,表明DMRs被成功制备。制得的CS-DMRs具有与图2相似的1H NMR和FTIR光谱以及接触角,表明CS-DMRs已被成功制备,其污泥脱水性能类同实施例1。
实施例4
步骤一:活性功能单体DMRs的合成:以单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物(包括:1-溴丙烷、1-溴戊烷或1-溴庚烷)为溶质,以丙酮为溶剂,将溶质溶解在溶剂中(其中丙酮、单体甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物的摩尔比2:0.5:0.5),50℃下搅拌72h,待反应物完全反应,溶剂挥发,洗脱后得到白色产物DMRs(包括DMR3、DMR5和DMR7);
步骤二:醚化改性淀粉的制备:将1.5g NaOH加入到5g淀粉的水溶液中,在40℃下碱化和糊化1.5h,滴加2g 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液,继续反应2.5h后,滴加0.1mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH至8,得到醚化改性淀粉。
步骤三:疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的制备:充分溶解得到的醚化改性淀粉于100mL水溶液中,使醚化改性淀粉质量分数为10%,并通入氮气,于40℃水浴条件下搅拌1小时,加入新鲜配制的过硫酸铵溶液,反应10min,使得过硫酸铵溶液与醚化改性淀粉充分反应,其中过硫酸铵与醚化改性淀粉的摩尔比为1:30。以2滴/s的速度向体系中滴加DMRs与丙烯酰胺共聚单体,其摩尔比为4:3,在30℃条件下搅拌反应10h,保证整个反应在无氧条件下进行,反应完成后,加入沉淀剂乙醇,其中乙醇与产物溶液的体积比为2:1,将产物沉淀、干燥、粉碎,在80℃丙酮溶液中索氏提取2天,烘干,得到粉末状疏水改性阳离子淀粉絮凝剂CS-DMRs(包括:CS-DMR3、CS-DMR5及CS-DMR7)。
制得的活性功能单体DMRs具有与图1相似的1H NMR和FTIR光谱,表明DMRs被成功制备。制得的CS-DMRs具有与图2相似的1H NMR和FTIR光谱以及接触角,表明CS-DMRs已被成功制备,其污泥脱水性能类同实施例1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂,其特征在于,所述疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的结构式如下:
Figure FDA0003053638320000011
其中,n可为1-12中的任意整数。
2.一种如权利要求1所述的疏水改性阳离子淀粉絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:将有机溶剂、甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵和1-溴烷基化合物混合,搅拌,加入有机溶剂洗脱,得到白色产物;
步骤二:在淀粉中加入氢氧化钠进行碱化和糊化反应,然后加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液继续反应,调节pH,得到醚化改性淀粉;
步骤三:在氮气氛围下,在所述醚化改性淀粉中加入过硫酸铵,然后加入丙烯酰胺和所述白色产物,搅拌,反应完成后加入沉淀剂沉淀,过滤,干燥,粉碎,再用丙酮溶液索氏提取,烘干,即得疏水改性阳离子淀粉絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤一所述1-溴烷基化合物包括1-溴丙烷、1-溴戊烷和1-溴庚烷中的一种;所述有机溶剂为丙酮。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤一所述搅拌是在温度为30-60℃条件下搅拌24-72h。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤一所述有机溶剂与1-溴烷基化合物和甲基丙烯酰氧乙基二甲基溴化铵的总摩尔比为2:(1-2)。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤二反应时间为1-3h,反应温度为40-100℃;继续反应时间为2-5h,pH为5-10。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤三所述醚化改性淀粉质量分数为5-20%。
8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤三所述过硫酸铵与所述醚化改性淀粉的摩尔比为1:(5-50);所述白色产物与所述丙烯酰胺的摩尔比为(1-6):(1-6)。
9.一种如权利要求2-8任一项所述的制备方法制备的疏水改性阳离子淀粉絮凝剂在污泥脱水中的应用。
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