[发明专利]一种三元共聚高分子絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三元共聚高分子絮凝剂及其制备方法，属于有机高分子材料和水处理絮凝剂技术领域。

背景技术

在处理浊度低、色度高的城市和工业污水时，加入絮凝剂混凝污水中的污染物质是一种普遍有效的方法之一。它具有工艺简单和成本低廉的特点，因此国内外对絮凝剂的研制非常重视。目前工业中使用的絮凝剂品种繁多，从低分子到高分子，从单一型到复合型，总体趋势是向廉价、无毒、高效和多用途的方向发展。无机絮凝剂价格便宜，但用量高，对生态环境会产生不利影响；有机合成高分子絮凝剂用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体容易分离，除油及除悬浮物效果好，但目前使用最广泛的聚丙烯酰胺类絮凝剂的残余单体具有“三致”效应(致畸、致癌、致突变)，因而其应用范围受到限制。天然高分子具有来源广泛、原料无毒或低毒、价格低廉、分子量分布范围广、活性基团多等特点，若能将其作为絮凝剂的原料，则可制备出成本低廉的环保型絮凝剂。

 木质素是自然界唯一能提供可再生芳基化合物的非石油资源，和纤维素、半纤维素共同构成植物骨架的主要成分, 其在陆地植物中的含量仅次于纤维素, 是第二大天然有机物, 每年产量约 600亿吨。工业木质素主要来源于造纸废液。虽然人类利用纤维素已有几千年的历史，但木质素至今却没有广泛地利用，据统计，其利用率不足 10%，大部分作为废物排放，既浪费资源，又污染环境。木质素的基本结构为苯丙烷，且含有大量的酚羟基、醇羟基、醛基、酮基、甲氧基、羧基等极性和非极性基团（李忠正，可再生生物质资源－木质素的研究，南京林业大学学报(自然科学版)，2011，36:1－7）。

自然界中的泥炭、褐煤和风化煤中含有丰富的腐植酸，也是潜在的可大力开发和综合利用的有机资源。腐植酸的分子结构是一种酸性芳香族化合物与含氮化合物的缩合体，一般认为其结构单元是以杂环和芳环等组合并经不同的桥键联结成核，核上带有一个或多个官能团，主要包括羧基、酚羟基、醇羟基、醌基、半醌基、甲氧基、羰基等（Muscolo A, Sidari M, Nardi S, Humic substance: Relationship between structure and activity. Deeper information suggests univocal findings, Journal of Geochemical Exploration, 2013,129:57-63）。

木质素和腐植酸在结构上有一定的相似性，都具有各种活性官能团，因而对各种重金属离子和有机污染物具有较强的吸附结合和络合能力，可用于重金属离子污水和各种含有机污染物污水的处理。目前，将木质素或腐植酸通过复配或接枝改性制备成各种絮凝剂的专利申请已有公开（CN102992458A，CN102583684A，CN102010049A，CN102745789A），但对于将两者通过一定接枝共聚的方法合成三元共聚高分子絮凝剂的研究和应用还未见报导。

发明内容

本发明的主要设想是采用乙二醇接枝共聚木质素和腐植酸，合成出木质素-乙二醇-腐植酸三元共聚的新型高分子絮凝剂。期以通过三元接枝共聚提高聚合物的分子量，增加活性基团的种类，从而提高其絮凝能力，开发出新型、高效、价格低廉并可适合多种废水处理的高分子絮凝剂。

本发明中木质素-乙二醇-腐植酸三元共聚高分子絮凝剂的制备方法具体如下。

(1) 分别配制质量浓度为20～30％的木质素和腐植酸水溶液。

(2) 混合木质素和腐植酸溶液，加入乙二醇，使其质量浓度控制在5～8％之间。

(3) 加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠或过硫酸铵/硫代硫酸钠作为引发剂，其浓度分别控制在0.01～0.05 mol/L之间。

(4) 在搅拌的条件下，反应温度控制在50～70℃之间，恒温反应5～7小时，制得木质素-乙二醇-腐植酸三元共聚高分子絮凝剂。

本发明制得的木质素-乙二醇-腐植酸三元共聚高分子絮凝剂为棕黑色粘稠状液体，对各种电镀废水、染料废水、城市污水、炼焦废水、蒙脱土悬浮液等都具有良好的絮凝作用。该制备方法的主要特点是反应条件温和、工艺简单；原料采用来源丰富的天然高分子，无提纯要求；絮凝剂无毒、环保；絮凝剂活性基团多，结构多样化，适合多种废水的处理；成本较低，对设备要求低，易于实现工业化。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明内容作进一步的说明，但本发明的实现方式并不局限于此。