[发明专利]一种基于单宁和壳聚糖的环保净水剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于单宁和壳聚糖的环保净水剂及其制备方法。本发明方法以单宁为原料利用Manish反应引入烯丙胺结构，随后通过与壳聚糖共聚得到所述的高分子净水剂。本发明制备的净水剂安全无毒，具有良好的生物降解性，加入污水中可以有效地降低其有机耗氧量、浊度和色度。

技术领域

本发明涉及环保净水领域，特别是关于水产养殖和水族宠物饲养的水质净化，改善其生存水环境。

背景技术

絮凝技术目前已广泛应用于饮用水处理，生产废水处理，食品和化妆品等领域，其目的通过将水中带电胶粒形成更大的絮凝体，与其他水处理技术如膜分离、离子交换，电化学等相比，絮凝技术拥有见效快、使用方便、成本较低等特点。

常用的絮凝剂一般分为(1)无机絮凝剂，包括低分子和高分子，例如硫酸铝、聚合氯化铝和聚合硫酸铁；(2)有机合成高分子絮凝剂，例如聚丙烯酰胺类和聚乙烯亚胺；(3)天然高分子絮凝剂，例如微生物絮凝剂、壳聚糖、藻酸钠、改性淀粉等。

其中无机絮凝剂对有机物去除率不高，并且水中残留的铝离子具有生物毒性，因此该类净水剂存在着影响水质、造成二次污染等缺点；有机合成高分子絮凝剂因其良好的絮凝效果和低廉的价格而被广泛应用，但此类絮凝剂如聚丙烯酰胺的单体有神经毒性和三致效应(致畸、致癌、致突变)，因此其应用大受限制。

天然有机高分子改性絮凝剂包括淀粉、纤维素、含胶植物、多糖类和蛋白质等类的衍生物。絮凝剂电荷密度小，分子量较低，易发生生物降解而失去絮凝活性，所以它们的使用远少于人工合成高分子絮凝剂，但天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛、价格低廉、无毒、易于生物降解等特点，显示了良好的应用前景。

单宁是一类广泛存在于植物体内的多元酚物质，它对蛋白质有较强的絮凝沉淀作用，是一类安全的水处理剂，但是由于其电荷密度较小，分子量较低，使用浓度过高，限制了其应用领域。

壳聚糖因其天然、无毒、安全，在水及饮用水处理中显示了其独特的优越性。但分子量较低且容易发生生物降解而失去活性等缺点，限制了它的广泛使用。

为扩大单宁和壳聚糖作为天然高分子絮凝剂的使用范围，对其进行化学改性，开发出适用于多种用途的聚合物，已成为国内外科技工作者的研究热点。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于单宁和壳聚糖的环保净水剂及其制备方法。

本发明包含以下步骤：

步骤1：将单宁与甲醛20-40％水溶液、二烯丙胺、冰醋酸溶解在四氢呋喃中，其中单宁与甲醛、二烯丙胺的摩尔比为1∶(1.02-2)∶(1.02-2)，冰醋酸和四氢呋喃的体积比为1∶(6-10)，然后恒温50℃下搅拌2-3小时，然后加入乙酸乙酯和水，混合液分层，有机相用饱和食盐水洗涤三次后浓缩，随后得到的褐色固体用氯仿重结晶，得到褐色固体。

步骤2：将步骤1中得到的固体溶于丙酮中，加入卤代烃，其中卤代烃与步骤1中单宁的摩尔比为(0.9-1.3)∶1，混合物在常温下搅拌24小时抽滤得到白色固体。

步骤3：将步骤2中得到的固体配成水溶液，然后加入壳聚糖的饱和含冰醋酸5-10％水溶液，随后在氮气氛围保护下加入引发剂，反应中壳聚糖及引发剂和步骤1中单宁的摩尔比为(0.9-1.4)∶(0.005-0.05)∶1，反应2-18小时后冷却。用乙醇沉淀、洗涤、抽滤，真空干燥得粗产品，再将粗产品用丙酮在索氏萃取器中抽提8-10小时后得到白色固体，真空恒温45-55℃干燥4-10小时。

本发明中所述卤代烃中为长链烷基取代卤代烃。

本发明中所述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。

本发明中所述单宁是分子量在500至5000范围内的缩合或水解单宁化合物，包括原花青素、多聚原花青素成分，其来源不限。