[发明专利]一种接枝共聚型阳离子多糖生物絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多糖生物絮凝剂改性工艺技术领域，特别是一种接枝共聚型阳离子多糖生物絮凝剂及其制备方法。

背景技术

接枝共聚型阳离子生物絮凝剂是生物絮凝剂材料与阳离子单体发生接枝共聚的产物，其在水处理中可以与水中微粒起电中和及吸附架桥作用，降低微粒之间的静电排斥，有利于絮凝。近年来在造纸、石油开采、污水处理方面等很有应用前景的水溶性接枝共聚型阳离子生物絮凝剂材料的制备研究较多，比如阳离子淀粉、阳离子改性壳聚糖等，其研究的重点集中在阳离子单体、引发剂及制备工艺的选择。

中国专利公报公告号为CN1792854A的专利公开了一种以玉米淀粉分别与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯盐酸盐发生接枝反应，获得两种接枝产物，然后将两种产物进行复配，制得复合型接枝共聚阳离子淀粉。专利号为CN200510059924.X的专利公开了一种淀粉与丙烯酸、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵三元接枝共聚物絮凝剂，此絮凝剂用量少，絮凝效果好，但单体残留毒性限制了其应用。公开号为CN102532418A的专利公开了一种接枝改性的复合型生物絮凝剂，是以现有的复合型生物絮凝剂(CBF)、丙烯酰胺及二甲基二烯丙基氯化铵为主要原料，以过硫酸钾和亚硫酸钠为引发剂，通过接枝共聚反应制得。公告号为CN102286132A的专利公开了一种制备淀粉接枝共聚型超支化乙烯基或丙烯基酰胺类聚合物的方法，其选用的阳离子单体有二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵、丙烯酸二甲氨基乙酯、N,N-二甲基乙烯基苯基氨及其季铵盐、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶，同时选用化学引发和辐射引发两种方式，化学引发剂选用了过氧类、偶氮类、氧化-还原类。

有上述举例可以看出，目前研究的接枝共聚型阳离子改性高分子材料，都离不开酰胺基团，其虽有中和负电荷的性能，但吸附架桥等性能依然很难和市面上常用的聚丙烯酰胺相媲美。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种接枝共聚型阳离子多糖生物絮凝剂及其制备方法，其是在非离子型多糖生物絮凝剂上接枝一系列含有不饱和双键的季铵盐或叔胺盐单体，获得一种阳离子度高且絮凝效果优异的接枝共聚型阳离子多糖生物絮凝剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种接枝共聚型阳离子多糖生物絮凝剂，以现有的非离子型多糖生物絮凝剂(Dx)溶液为原料，以含不饱和双键的季铵盐或/和叔胺盐为阳离子单体，采用水溶液聚合的方式制得，其结构如下：

其中，a、b、c、d、e中至少有一个≥1，该絮凝剂的阳离子度(DC)为3-63％。

优选的，所述非离子型多糖生物絮凝剂溶液的质量浓度为4～40％，其中非离子多糖生物絮凝剂的单元结构为：

分子量为200万-5000万。

所述非离子型多糖生物絮凝剂的制备方法优选为专利公告号为CN101392280A中所述的一种制备多糖生物絮凝剂的酶学方法，其具体制备方法如下：

所述多糖生物絮凝剂的优选的动力粘度分别为4500cPs、11250cPs、40100cPs和65000cPs，包括如下制作步骤：

(1)根据上述多糖生物絮凝剂动力粘度的要求，分别对应地配制浓度为0.80mol/L、0.73mol/L、0.58mol/L和0.44mol/L的蔗糖溶液1000毫升、5000毫升、100升和1000升；

(2)在上述蔗糖溶液中分别加入氯化钙溶液，其中浓度为0.80mol/L和0.73mol/L的溶液中分别加入0.5％的氯化钙溶液10毫升和50毫升；浓度为0.58mol/L和0.44mol/L的溶液中分别加入5％的氯化钙溶液100毫升和1000毫升；

(3)用30％醋酸缓冲溶液调节上述蔗糖溶液的pH值在5.2～5.4范围；

(4)向上述蔗糖溶液中分别加入葡聚糖蔗糖酶溶液17.5毫升、109.6毫升、2500毫升和29.2升，酶的活性分别为456IU/ml、456IU/ml、480IU/ml和480IU/ml，混匀后，用10％醋酸调节pH值在5.2～5.4范围；

(5)将上述溶液置于恒温水浴中，调节搅拌，充分反应直至溶液达到所要求的动力粘度，上述0.80mol/L、0.73mol/L、0.58mol/L和0.44mol/L四种不同浓度的溶液对应的恒温水浴温度分别为20～22℃、22～24℃、24～26℃、24～26℃；