[发明专利]复合絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于絮凝剂技术领域，涉及一种复合絮凝剂及其制备方法，特别是涉及一种壳聚糖-水解聚丙烯酰胺复合絮凝剂及其制备方法。

背景技术

近年来随着工业的迅猛发展，水体污染问题日益突出，同时，人们物质生活水平的不断提高对水质也提出了更高的要求。水源的安全保障工作早已引起各国政府环境保护部门的高度重视，并采取了包括立法在内的一系列强有力的保障措施。

然而，就目前的水源污染形势、水净化处理手段等现实状况看，依然面临着机遇和挑战。因此，有效控制制浆造纸、电镀、发酵等行业的排放标准，对于保护环境、保障人民的饮水健康以及提升人民生活质量具有重要现实意义。

絮凝是一般水处理的第一步，也是最为关键的工序之一，而絮凝剂的选择直接决定了絮凝效果的好坏，以及是否能最大范围地去除水体中所含的不同杂质。就目前而言，由于无机絮凝剂材料(以铝盐和铁盐为主)，具有絮凝效果好、价格相对低廉等优势，仍然是现行水处理最常用的絮凝剂。但在这类絮凝剂的使用中，必然会使得微量的铝离子或铁离子残留在水体中，引起水体铝离子或铁离子含量增高，如果人们长期饮用这种水，必定会损害健康，如：铝离子在人体中沉积会引起老年痴呆症等。此外，合成有机高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺等，其效果优于无机絮凝剂，且用量少，但售价较高，而且尽管高聚物本身没有毒性，但其所包含在高聚物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，自来水厂应慎重使用铝盐和聚丙烯酰胺来净化水体。

近年来，由于天然高分子具有来源广、无毒性以及环境友好等特点，而备受关注。其中壳聚糖是性能最为优异的天然高分子材料之一。壳聚糖其前体甲壳素广泛存在于虾蟹等甲壳动物及昆虫、藻类中，其结构如式1所示。

式1

甲壳素是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基产物，分子链中含有反应性基团-NH₂、-OH，在酸性溶液中会表现出阳离子聚电解质的性质，显示出良好的絮凝性能。但是壳聚糖在实际应用中也存在着许多不足之处，如：化学性质不活泼、溶解性差、分子量相对较低以及絮凝效果对pH敏感等等。针对这些缺点，人们常采用壳聚糖与其它絮凝剂材料，如：聚合氯化铝、聚合硫酸铁、水解聚丙烯酰胺等，复配使用的方法来提高其实际水处理能力。但是由于壳聚糖与上述其它絮凝剂材料不能以化学键链接，其实际应用效果提高有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合絮凝剂及其制备方法，该复合絮凝剂为壳聚糖-水解聚丙烯酰胺复合絮凝剂，并且壳聚糖与水解聚丙烯酰胺通过化学键链接，有效改善了壳聚糖的水溶性。针对制浆造纸、电镀、发酵等行业的排放污染，利用本发明提供的壳聚糖-水解聚丙烯酰胺复合絮凝剂能够有效去除水体中所含的不同杂质，同时也可以利用该壳聚糖-水解聚丙烯酰胺复合絮凝剂对饮用水进行净化处理。

本发明的上述目的是这样实现的：

一种复合絮凝剂的制备方法，该复合絮凝剂为壳聚糖-水解聚丙烯酰胺复合絮凝剂，其特征是包含下列步骤：

步骤1，将壳聚糖溶解在酸性水溶液中，配制成含壳聚糖的溶液，使壳聚糖充分溶解；

步骤2，在步骤1得到的壳聚糖溶液中加入硝酸铈铵或过硫酸铵引发剂，再加入丙烯酰胺，在45～65℃的温度条件下反应1～4小时，制备得到壳聚糖接枝聚丙烯酰胺材料；

步骤3，在步骤2得到的壳聚糖接枝聚丙烯酰胺溶液中，加入异丙醇，再加入NaOH水溶液，在55～80℃的温度条件下反应0.5～4小时，制备得到壳聚糖-水解聚丙烯酰胺复合絮凝剂。

本发明所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征是上述步骤1中使用的酸性水溶液可以是醋酸、盐酸或硫酸等酸性水溶液，酸的质量百分浓度最好控制在0.1～1％，以便配制成含壳聚糖的质量百分浓度为1～3％的溶液。

本发明所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征是上述步骤2中硝酸铈铵或过硫酸铵引发剂的加入量可以是壳聚糖单元摩尔数的1.5～4％，使用的丙烯酰胺的加入量为：丙烯酰胺与壳聚糖的质量比最好控制在1∶1～8∶1。

本发明所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征是上述步骤3中异丙醇的加入量可以是原溶液体积50～200％，使用的NaOH水溶液其重量百分浓度最好为10～50％，加入量可以是原溶液体积5～50％。

本发明还公开了一种复合絮凝剂，该复合絮凝剂为壳聚糖-水解聚丙烯酰胺复合絮凝剂，其是由本发明所提供的制备方法制得。

在本发明的一个实施方案中，本发明所提供的制备方法化学反应式为：