CN115353184B - 一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面改性的壳聚糖‑琼脂絮凝剂及其制备方法和应用。先对琼脂进行表面改性，再接枝壳聚糖，并制成凝胶微球，再依次经过乙醇置换、真空干燥和造粒，即得。该絮凝剂基于各组分间的协同作用，具备阳离子基团与阴离子基团存在于同一侧基基团上的两型性，这一特性不仅赋予了该絮凝剂电性中和、络合作用和吸附桥连等功能，还提升了分子间的“缠绕”包裹能力，可有效解决厨余废水中油脂难以回收利用的问题，且该絮凝剂可通过温度实现固液转化，进而实现了絮凝剂的循环使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种壳聚糖-琼脂絮凝剂，具体涉及一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂及其制备方法和应用，属于絮凝剂制备技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，城市厨余垃圾数量剧增，且垃圾中油脂的含量也逐渐提高。厨余废水通常经过气浮除油途径与悬浮物一起作为污泥进行压缩处理运至填埋厂。油脂未得到有效回收利用，造成了资源的浪费。
气浮除油工艺中，絮凝剂通常选用聚合物絮凝剂，这类聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物。如聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)以及FeCl3等。无机聚合物絮凝剂能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了δ电位，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，破坏了胶团稳定性，使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀。
但上述絮凝剂一方面引入了新的化学物质，致使污染物反而增量化，油脂亦与絮凝剂耦合，不能分离回收；另一方面絮凝剂不能重复使用，增加了处理成本。因此，有必要提供一种既能回收油脂，又具有良好的重复使用性的絮凝剂。
现有研究表明，改性的多阳离子无机絮凝剂处理油脂效果较好，例如：聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)在含油废水中效果较优，且脱色能力也优；絮凝物比重大，絮凝速度快，易过滤，出水率高；其原料均来源于工业废渣，成本较低，适合工业水处理。铝铁共聚复合絮凝剂也属这类产品，它的生产原料氯化铝和氯化铁均是廉价的传统无机絮凝剂，来源广，生产工艺简单，有利于开发应用。铝盐和铁盐的共聚物不同于两种盐的混合物，它是一种更有效地综合了PAC和FeCl3的优点，增强了去浊效果的絮凝剂。其有效铁铝含量(AL2O3+Fe2O3)大于22％，产品吸湿性强。
但是，改性的多阳离子无机絮凝剂仍存在诸多不足，首先无机絮凝剂只能絮凝油脂，未能解决油脂的回收问题，其次，无机絮凝剂为一次性产品，不能重复利用；再次，无机絮凝剂中多为氯盐、硫酸盐，对设备的腐蚀性较强，不利于设备维护。目前，在厨余废水资源化利用的技术领域中，亟需一种无毒害、可回收且来源广泛的絮凝剂。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂，该絮凝剂通过对琼脂进行表面改性，极大的拓展了其延展性，且通过对琼脂表面接枝壳聚糖，使得其可以通过温度控制来实现液相和固相的转变，大幅简便了絮凝剂的回收过程。
本发明的第二个目的在于提供一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的制备方法，该方法利用壳聚糖对琼脂表面进行接枝改性得到表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂，不仅使得絮凝剂结合更为紧密，提高了正电荷密度，且提高了絮凝剂对颗粒物的网捕和扫卷能力，还引入大量的氨基和羧基，拓展了分子链长度，进一步增大了絮凝空间。
本发明的第三个目的在于提供一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的应用，用于厨余废水中油脂的絮凝回收。本发明所提供的絮凝剂为两型性絮凝剂，含有丰富的阳离子基团和阴离子基团，可与油脂物质发生静电吸附和键合反应，再通过絮凝剂的温度变化，实现所吸附油脂的回收和絮凝剂的循环利用。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：1)将琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯和N-甲基乙酰胺溶解于水中，得絮凝剂溶液；2)将絮凝剂溶液均匀分散至氨水溶液中后，先加入N-羟基琥珀酰亚胺溶液进行活化，再加入二苯基磷酰羟胺溶液进行缩合反应，得表面改性絮凝剂溶液；3)在表面改性絮凝剂溶液中加入引发剂后与包含偶联剂的壳聚糖溶液通过同轴纺丝方式同步注射至硅油中形成凝胶微球，所得凝胶微球依次经过乙醇置换、真空干燥和挤出造粒，即得。
本发明所提供的制备方法中，首先对琼脂粉进行表面改性，通过聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯和N-甲基乙酰胺修饰琼脂表面，提升琼脂的络合能力和吸附能力，再进一步在其表面修饰二苯基磷酰羟胺，提高琼脂的胶凝强度，最后在偶联剂的作用下，再与琼脂外表面形成壳聚糖网络，从而得到多孔道、多氨基的絮凝剂材料。
本发明所提供的制备方法中，采用同轴纺丝工艺，使得改性絮凝剂内外接枝更加严密，提高了正电荷密度，大幅提高了絮凝剂对颗粒物进行网捕和卷扫。
作为一项优选的方案，所述琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺和水的质量比为：50～100：10～20：1：500～1000。以上各组分添加量应严格按照设定值执行，琼脂含量过高或过低，会导致絮凝剂的强度变化过大，不利于液-固形态转换；聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯含量过低，不利于油脂回收，过高则油脂不易分离；N-甲基乙酰胺为结构改性剂，含量过高或过低，会结构改性不可控，无法得到合适的微观结构。
本发明所提供的原料组分中，聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯作为辅助材料，具备阳离子基团与阴离子基团存在于同一侧基基团上的两型性，不仅赋予了该絮凝剂电性中和、络合作用和吸附桥连等功能，还提升了分子间的“缠绕”包裹能力；N-甲基乙酰胺作为结构改性剂，大大提高了体系的絮凝效果，起到了助絮凝作用。
作为一项优选的方案，所述氨水溶液的质量百分比浓度为25～35％。采用浓氨水，可以起到调节pH，为后续的反应提供有利的pH环境。
作为一项优选的方案，所述N-羟基琥珀酰亚胺溶液的质量百分比浓度为10％～20％。
作为一项优选的方案，所述二苯基磷酰羟胺溶液的质量百分比浓度为3％～5％。
絮凝剂溶液经过的N-羟基琥珀酰亚胺活化后再加入二苯基磷酰羟胺。N-羟基琥珀酰亚胺可活化琼脂表面上的羰基，然后通过羰基接枝二苯基磷酰羟胺，该过程显著增加了琼脂强度，使琼脂不会因多次液-固转化降低或丧失胶凝性。
作为一项优选的方案，所述絮凝剂溶液、氨水溶液、N-羟基琥珀酰亚胺和二苯基磷酰羟胺的质量比为：1：10～20：5～10：1～5。以上各组分的添加量应该严格按照设定值执行，若絮凝剂添加比例过低，会导致絮凝剂表面胺化不彻底，琼脂的强度得不到提高；若絮凝剂的添加比例过高，则不利于絮凝剂液-固形态的转换。
作为一项优选的方案，所述分散的条件为：采用超声促进分散，超声功率200～1000W，温度为80～100℃。
作为一项优选的方案，所述引发剂为硫酸铵、过氧化苯甲酰、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种。
作为一项优选的方案，所述包括偶联剂的壳聚糖溶液中，壳聚糖的质量百分比浓度为1～3％；所述壳聚糖和偶联剂的质量比为10～20:1。
作为一项优选的方案，所述包括偶联剂的壳聚糖溶液还含有碳酸溶液，碳酸溶液的质量百分比浓度为3～5％。
作为一项优选的方案，所述壳聚糖和碳酸溶液的质量比为：10～20：3～5。
作为一项优选的方案，所述偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步的，本发明还提供了一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的详细制备方法，包括以下步骤：
1)称取琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯和N-甲基乙酰胺，将三者混合至烧杯中，加入超纯水，置于80～100℃的水浴锅中，搅拌至完全溶解，得絮凝剂溶液；
2)将絮凝剂溶液加入到氨水中，再进行功率为200W～1000W的超声分散，在温度为80℃～100℃、搅拌速度为200r/min～400r/min条件下，持续通入氮气保护，然后再加入N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌反应1h～3h，再加二苯基磷酰羟胺，搅拌反应1h～3h，得表面修饰的絮凝剂溶液；
3)取表面修饰的絮凝剂溶液至烧杯中，加入复合引发剂，置于80～100℃的水浴锅中，并通入氮气保护，搅拌混合均匀，得活化表面改性絮凝剂溶液；
4)以碳酸溶液做溶剂配制壳聚糖溶液，并加入偶联剂，室温搅拌溶解1～5小时；使用同轴纺丝装置将壳聚糖溶液和活化表面改性絮凝剂溶液同步注射，使得壳聚糖溶液包覆于絮凝剂溶液外侧形成微球，并滴入硅油中凝胶，之后捞出经无水乙醇置换，真空干燥后得固体产物，置于密炼机中混炼，之后挤出、造粒，即得到所需的改性絮凝剂。
本发明还提供了由上述制备方法所制得的表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂。该絮凝剂基于原料各组分间的协同作用，在大幅提升絮凝剂吸附效果的同时还实现了絮凝剂的回收利用；该絮凝剂不含有金属离子，回收率高，无残留物对所处理的水体不会产生二次污染，且无腐蚀性，对设备友好。
本发明还提供了一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的应用，用于厨余废水油脂的絮凝回收。
作为一项优选的方案，所述表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的应用，将所述表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂加入到厨余废水气浮池中，絮凝完毕后，收集上层悬浮物；将上层悬浮物加热，油脂与絮凝剂分离，油脂回收后，絮凝剂净化后返回气浮池中使用。
作为一项优选的方案，所述表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂配成浓度为1～3mg/L的溶液形式添加。
作为一项优选的方案，所述絮凝剂溶液与厨余废水的体积比为1:1000～10000。
作为一项优选的方案，所述上层悬浮物加热的条件为：温度80～100℃，时间为2～4h；所述絮凝剂净化的条件为：pH为8.5～9.5，温度为80～100℃，时间为5～15h。
作为一项优选的方案，所述絮凝剂净化的pH为9。
进一步的，本发明还提供了上述絮凝剂用于厨余废水中油脂絮凝回收的详细方法，包括以下步骤：
1)絮凝：将表面修饰的壳聚糖琼脂絮凝剂配成溶液后，加入到厨余废水气浮池中，在温度为10℃～40℃及搅拌速度为200rpm～400rpm的条件下，反应10～30min，静置10min～30min，收集上层悬浮物；
2)回收：加热悬浮物至80～100℃，反应2h～4h，油脂分离至上层，得到油脂分离产物；
3)重复利用：将下层溶液在pH＝9，温度为80℃～100℃、搅拌速度为200r/min～400r/min条件下，反应5h～15h，过滤，去除杂质后得到表面修饰的壳聚糖琼脂絮凝剂溶液。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
1)本发明所提供的絮凝剂以琼脂作为主原料，壳聚糖作为接枝原料，琼脂具备了电中性的琼脂糖和带负电荷基团的琼胶酯，且琼脂通过温度控制可以在液态和固态多次转换，而壳聚糖的添加则为絮凝剂引入了大量的氨基和羟基，扩展了分子链的长度，提供了更大的絮凝空间。
2)本发明所提供的制备方法中，采用同轴纺丝装置进行接枝改性，使得改性絮凝剂内外接枝更加严密，提高了正电荷密度，大幅提高了絮凝剂对颗粒物进行网捕和卷扫。
3)本发明所提供的技术方案中，基于原料各组分间的协同作用，使得改性絮凝剂具备阳离子基团与阴离子基团存在于同一侧基基团上的两型性，不仅赋予了该絮凝剂电性中和、络合作用和吸附桥连等功能，还提升了分子间的“缠绕”包裹能力，大幅提高对油脂的吸附能力。
附图说明
图1为实施例1～5所得絮凝剂的样品浓度(mg/L)-重复利用率％；
图2为实施例1～5所得絮凝剂的样品浓度(mg/L)-油脂回收率％；
图3为实施例1～5所得絮凝剂的样品浓度(mg/L)-净化率％；
图4为实施例1中所提供絮凝剂的SEM图；
图5为实施例5中常规絮凝剂的SEM图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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
步骤一：絮凝剂的溶液制备
称取一定量的琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺，将三者混合至烧杯中，加入超纯水，置于80℃的水浴锅中，搅拌均匀至完全溶解，得絮凝剂溶液。所述琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺、超纯水的重量比为50:10:1：1000。
步骤二：絮凝剂溶液的表面修饰
将步骤一中制备的絮凝剂溶液加入到30％氨水中，再在功率为200W超声分散，温度为80℃、搅拌速度为200r/min条件下，持续通入氮气反应1h，然后再加入10％N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌反应1h，再加入3％二苯基磷酰羟胺，搅拌反应1h，得表面修饰的絮凝剂溶液。
所述步骤一中制备的絮凝剂溶液、氨水、N-羟基琥珀酰亚胺、二苯基磷酰羟胺的重量比为1：10：5：1。
步骤三：取步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液至烧杯中，加入复合引发剂过硫酸铵，置于80℃的水浴锅中，并通入氮气，搅拌混合均匀。其中过硫酸铵与所述步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液重量比为1:30。
步骤四：絮凝剂接枝
以0.5％碳酸溶液做溶剂配制1％壳聚糖溶液，并加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌溶解1小时；使用同轴纺丝装置将壳聚糖溶液和步骤三中絮凝剂溶液同步注射，使得壳聚糖溶液包覆于絮凝剂溶液外侧形成微球，并滴入硅油中凝胶，之后捞出经无水乙醇置换，真空干燥后得固体产物，置于密炼机中混炼，之后挤出、造粒，即得到所需的改性絮凝剂1。其中壳聚糖、碳酸、偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为10:3:1。
实施例2
步骤一：絮凝剂的溶液制备
称取一定量的琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺，将三者混合至烧杯中，加入超纯水，置于80℃的水浴锅中，搅拌均匀至完全溶解，得絮凝剂溶液。所述琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺、超纯水的重量比为100:10:1：1000。
步骤二：絮凝剂溶液的表面修饰
将步骤一中制备的絮凝剂溶液加入到30％氨水中，再在功率为200W超声分散，温度为80℃、搅拌速度为200r/min条件下，持续通入氮气反应1h，然后再加入10％N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌反应1h，再加入3％二苯基磷酰羟胺，搅拌反应1h，得表面修饰的絮凝剂溶液。
所述步骤一中制备的絮凝剂溶液、氨水、N-羟基琥珀酰亚胺、二苯基磷酰羟胺的重量比为1：10：5：1。
步骤三：取步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液至烧杯中，加入复合引发剂过硫酸铵，置于80℃的水浴锅中，并通入氮气，搅拌混合均匀。其中过硫酸铵与所述步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液重量比为1:30。
步骤四：絮凝剂接枝
以0.5％碳酸溶液做溶剂配制1％壳聚糖溶液，并加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌溶解1小时；使用同轴纺丝装置将壳聚糖溶液和步骤三中絮凝剂溶液同步注射，使得壳聚糖溶液包覆于絮凝剂溶液外侧形成微球，并滴入硅油中凝胶，之后捞出经无水乙醇置换，真空干燥后得固体产物，置于密炼机中混炼，之后挤出、造粒，即得到所需的改性絮凝剂2。其中壳聚糖、碳酸、偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为：10:3:1。
实施例3
步骤一：絮凝剂的溶液制备
称取一定量的琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺，将三者混合至烧杯中，加入超纯水，置于80℃的水浴锅中，搅拌均匀至完全溶解，得絮凝剂溶液。所述琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺、超纯水的重量比为100:20:1：1000。
步骤二：絮凝剂溶液的表面修饰
将步骤一中制备的絮凝剂溶液加入到30％氨水中，再在功率为200W超声分散，温度为80℃、搅拌速度为200r/min条件下，持续通入氮气反应1h，然后再加入20％N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌反应1h，再加入5％二苯基磷酰羟胺，搅拌反应1h，得表面修饰的絮凝剂溶液。
所述步骤一中制备的絮凝剂溶液、氨水、N-羟基琥珀酰亚胺、二苯基磷酰羟胺的重量比为1：10：5：1。
步骤三：取步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液至烧杯中，加入复合引发剂过硫酸铵，置于80℃的水浴锅中，并通入氮气，搅拌混合均匀。其中过硫酸铵与所述步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液重量比为1:30。
步骤四：絮凝剂接枝
以0.5％碳酸溶液做溶剂配制1％壳聚糖溶液，并加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌溶解1小时；使用同轴纺丝装置将壳聚糖溶液和步骤三中絮凝剂溶液同步注射，使得壳聚糖溶液包覆于絮凝剂溶液外侧形成微球，并滴入硅油中凝胶，之后捞出经无水乙醇置换，真空干燥后得固体产物，置于密炼机中混炼，之后挤出、造粒，即得到所需的改性絮凝剂3。其中壳聚糖、碳酸、偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为：10:3:1。
实施例4
步骤一：絮凝剂的溶液制备
称取一定量的琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺，将三者混合至烧杯中，加入超纯水，置于80℃的水浴锅中，搅拌均匀至完全溶解，得絮凝剂溶液。所述琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺、超纯水的重量比为100:20:1：1000。
步骤二：絮凝剂溶液的表面修饰
将步骤一中制备的絮凝剂溶液加入到30％氨水中，再在功率为200W超声分散，温度为80℃、搅拌速度为200r/min条件下，持续通入氮气反应1h，然后再加入20％N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌反应1h，再加入5％二苯基磷酰羟胺，搅拌反应1h，得表面修饰的絮凝剂溶液。
所述步骤一中制备的絮凝剂溶液、氨水、N-羟基琥珀酰亚胺、二苯基磷酰羟胺的重量比为1：20：10：5。
步骤三：取步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液至烧杯中，加入复合引发剂过硫酸铵，置于80℃的水浴锅中，并通入氮气，搅拌混合均匀。其中过硫酸铵与所述步骤二的表面修饰的絮凝剂溶液重量比为1:30。
步骤四：絮凝剂接枝
以1.5％碳酸溶液做溶剂配制3％壳聚糖溶液，并加入偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌溶解1小时；使用同轴纺丝装置将壳聚糖溶液和步骤三中絮凝剂溶液同步注射，使得壳聚糖溶液包覆于絮凝剂溶液外侧形成微球，并滴入硅油中凝胶，之后捞出经无水乙醇置换，真空干燥后得固体产物，置于密炼机中混炼，之后挤出、造粒，即得到所需的改性絮凝剂4。其中壳聚糖、碳酸、偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为：20:5:1。
实施例5
选取河南川英净水材料有限公司所制1500万分子量阳离子聚丙烯酰胺作为常规絮凝剂。针对湖南省长沙市某厨余垃圾厂气浮池原水采用制备的改性絮凝剂剂进行处理，水质参数如表1所示。
表1原水水质参数
絮凝：将常规絮凝剂和实施例1～4所得改性絮凝剂分别配成1mg/L、2mg/L和3mg/L共15组溶液后，各取1mL溶液，分别加入到1L气浮池原水中，在温度为30℃及搅拌速度为300rpm的条件下，反应20min，静置20min，收集上层悬浮物；2、回收：加热悬浮物至100℃，反应4h，油脂分离至上层，得到油脂分离产物；3.重复利用：将下层溶液在pH＝9，温度为80℃、搅拌速度为300r/min条件下，反应5h，过滤，去除杂质后得到改性絮凝剂溶液4.重复过程1-3。
本发明中对重复利用率、油脂回收率、净化率进行性能测试，本发明具体实施方式测试方法如下：
采用《锅炉用水和冷却水中含油量的测定》(GB/T 12152-2007)中的含油量测定方法，使用紫外分光光度计检测实施例5中两次加入相同絮凝剂处理后的厨余废水的含油量，并计算重复利用率，结果如图1所示。其中，重复利用率＝第一次处理后水体吸光度/第二次处理后水体吸光度。
采用称重计量的方式，对回收步骤中得到的油脂分离产物进行计量，并计算油脂回收率，结果如图2所示。其中，油脂回收率＝油脂分离产物质量/处理前水体油脂质量。
采用光电式浊度仪测定法，使用哈希浊度仪检测实施例5中加入不同絮凝剂处理后的厨余废水的浊度，结果如图3所示。其中，净化率＝处理前后水体吸光度变化量/处理前水体吸光度。
由图1可知，在相同絮凝剂投加量的条件下，琼脂含量的增加大幅提高了絮凝剂的重复利用率，最高可达99.8％。
由图2可知，在相同絮凝剂投加量的条件下，聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯作为辅材料，具备阳离子基团与阴离子基团存在于同一侧基基团上的两型性，不仅有电性中和、络合作用、吸附桥连作用，而且有分子间的“缠绕”包裹作用，大幅增加了油脂回收率，最高可达98.7％。
由图3得，在相同絮凝剂投加量的条件下，N-甲基乙酰胺作为结构改性剂，大大提高了体系的絮凝效果，起到了助絮凝作用。絮凝剂经过N-羟基琥珀酰亚胺的活化交联，再加入了胺化试剂二苯基磷酰羟胺，一方面增加了琼脂强度，使琼脂不会因多次液固转化降低凝胶强度，另一方面引入大量的胺基，可以和阴离子颗粒物发生静电吸附作用和键合反应。壳聚糖作为接枝原料，引入了大量的胺基和羟基，扩展了分子链的长度，提供了更大的絮凝空间。使用同轴纺丝装置作为接枝改性的方式，使得改性絮凝剂内外接枝更加严密，提高了正电荷密度，有利于对颗粒物进行网捕和卷扫。净化率最高可达99.9％
附图4为表面修饰的壳聚糖琼脂絮凝剂SEM图(50nm/cm)，附图5为常规絮凝剂SEM图(50nm/cm)；对比可得，表面修饰的壳聚糖琼脂絮凝剂延展性得到极大提升，表面活性官能团附着密集均匀，具备阳离子基团与阴离子基团存在于同一侧基基团上的两型性，提升了絮凝剂的凝结强度，引入大量的胺基，可以和阴离子颗粒物发生静电吸附作用和键合反应，引入了大量的氨基和羟基，扩展了分子链的长度，提供了更大的絮凝空间，使得改性絮凝剂内外接枝更加严密，提高了正电荷密度，有利于对颗粒物进行网捕和卷扫。
Claims (8)
1.一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯和N-甲基乙酰胺溶解于水中，得絮凝剂溶液；
2)将絮凝剂溶液均匀分散至氨水溶液中后，先加入N-羟基琥珀酰亚胺溶液进行活化，再加入二苯基磷酰羟胺溶液进行缩合反应，得表面改性絮凝剂溶液；
3)在表面改性絮凝剂溶液中加入引发剂后，与包含偶联剂的壳聚糖溶液通过同轴纺丝方式同步注射至硅油中形成凝胶微球，所得凝胶微球依次经过乙醇置换、真空干燥和挤出造粒，即得；
所述琼脂粉、聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、N-甲基乙酰胺和水的质量比为：50～100：10～20：1：500～1000；
所述N-羟基琥珀酰亚胺溶液的质量百分比浓度为10％～20％；
所述二苯基磷酰羟胺溶液质量百分比浓度为3％～5％；
所述絮凝剂溶液、氨水溶液、N-羟基琥珀酰亚胺溶液和二苯基磷酰羟胺溶液的质量比为：1：10～20：5～10：1～5；
所述包括偶联剂的壳聚糖溶液中，壳聚糖的质量百分比浓度为1～3％；所述壳聚糖和偶联剂的质量比为10～20：1；
所述分散的条件为：采用超声促进分散，超声功率200～1000W，温度为80～100℃。
2.根据权利要求1所述的一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述氨水溶液的质量百分比浓度为25～35％。
3.根据权利要求1所述的一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂，其特征在于：由权利要求1～4任一项所述的制备方法所得。
6.权利要求5所述的一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的应用，其特征在于：用于厨余废水中油脂的絮凝回收。
7.根据权利要求6所述的一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的应用，其特征在于：将所述表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂加入到厨余废水气浮池中，絮凝完毕后，收集上层悬浮物；将上层悬浮物加热，油脂与絮凝剂分离，油脂回收后，絮凝剂经过净化后返回气浮池中使用。
8.根据权利要求7所述的一种表面改性的壳聚糖-琼脂絮凝剂的应用，其特征在于：所述上层悬浮物加热的条件为：温度80～100℃，时间为2～4h；所述絮凝剂净化的条件为：pH为8 .5～9 .5，温度为80～100℃，时间为5～15h。
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