[发明专利]一种两亲型阳离子壳聚糖基磁性絮凝剂的制备方法有效

专利信息
申请号: 201510943538.0 申请日: 2015-12-16
公开(公告)号: CN105367715B 公开(公告)日: 2018-10-16
发明(设计)人: 吕挺;赵红挺;张爽;张川;张栋;张尔攀 申请(专利权)人: 杭州电子科技大学
主分类号: C08F251/00 分类号: C08F251/00;C08F220/34;C08F220/56;C08F220/54;C08F8/42;H01F1/42;C02F1/56;C02F1/40;C02F9/12
代理公司: 杭州知通专利代理事务所(普通合伙) 33221 代理人: 冯燕青
地址: 310018 浙江省杭*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 两亲型 阳离子 聚糖 磁性 絮凝 制备 方法
【说明书】:

本发明是一种两亲型阳离子壳聚糖基磁性絮凝剂的制备方法。该方法通过壳聚糖与两亲型阳离子单体的接枝共聚制备两亲型阳离子壳聚糖接枝共聚物,并进一步绑定至醛基修饰的Fe3O4纳米粒子表面制得两亲型阳离子壳聚糖基磁性絮凝剂。上述絮凝剂应用于乳化油污水处理时,絮凝剂分子链可在静电作用与疏水作用的推动下高效吸附到乳化油滴与固体悬浮颗粒表面,加速絮体形成与生长,并在外界磁场作用下快速分离絮体。本发明得到的两亲型阳离子壳聚糖基磁性絮凝剂,絮凝效率优异,在乳化油污水处理等领域的应用前景十分广阔。

技术领域

本发明涉及合成一种两亲型阳离子壳聚糖基磁性絮凝剂,具体涉及一种适用于含油污水处理中的磁性壳聚糖接枝共聚物絮凝剂的制备与应用。

背景技术

含油污水成分复杂,除油类酯类物质外还含有许多固体悬浮颗粒,且盐度通常较高,若直接排放将严重污染水体,因此含油污水在排放前必须严格处理。含油污水来源广泛,除油气开采、储运与加工行业以外,还来源于食品、餐饮、化妆品生产、制药与机械加工等许多其他行业。尽管不同行业不同部门所产生的含油污水组成各不相同,但相当一部分含油污水以乳化形式存在,难以通过机械离心等方式实现油水分离。目前,絮凝沉淀法因工艺简单、效率高、费用低等优点而广泛应用于乳化油污水处理。

由于油滴表面通常带负电荷,许多阳离子型絮凝剂被应用于含油污水处理中。聚合氯化铝(PAC)等无机絮凝剂与阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)等有机高分子絮凝剂在含油污水处理中取得一定成效,但存在残留离子浓度高,不可生物降解等二次污染问题。而壳聚糖(CS)来源丰富、价格低廉,分子结构可调控性强,且可生物降解,是一种适用于含油污水处理的生态环保的高分子絮凝剂。目前,专利与文献报道了一些关于壳聚糖基絮凝剂的制备与应用,但仍然存在以下问题:(1)CS在含油污水处理中絮凝窗口狭窄,往往以电荷作用为主,一旦添加过量后油滴会重新分散,且对于油滴表面电荷密度较低的含油污水处理效果往往不佳;另一方面,所形成的乳化油滴絮体容易漂浮,因此絮体与水体的分离效率低下(Ahmad A L,et al.Chem Eng J,2006,118,99-105;Bratskaya S Y,et al.Colloid SurfA,2006,275,168-176;Zhao X F,et al.Sep Purif Technol,2008,62,199-204)。(2)CS(或羧甲基壳聚糖)与丙烯酰胺(AM)或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)等亲水单体的接枝共聚物(CN 101880356 A;CN 103387279 A;CN1654497A),尽管其分子链长与电荷密度有所改进,并在一定程度上增强了乳化油滴的絮凝效果,但仍然无法从根本上解决絮体分离效率低的问题。

发明内容

本发明为了克服现有絮凝剂在乳化油污水处理中的不足,本发明将两亲型阳离子壳聚糖接枝共聚物锚定到Fe3O4纳米粒子上,制备一种两亲型阳离子磁性壳聚糖基磁性絮凝剂,已达到在提高在乳化油污水处理中的絮凝效果基础上,显著提高絮体分离效率的目的。

为实现上述技术目的,本发明采用以下技术方案:

本发明提供一种两亲型磁性壳聚糖基絮凝剂的方法,包括以下步骤:

(1)将壳聚糖溶于醋酸水溶液中,然后加入引发剂与接枝共聚单体,在氮气保护下反应3~12h,制得两亲型阳离子壳聚糖接枝共聚物;

(2)将制得的两亲型阳离子壳聚糖接枝共聚物溶于水中,然后将表面醛基修饰的Fe3O4纳米粒子分散液匀速滴加到上述壳聚糖接枝共聚物水溶液中,整个滴加过程在超声搅拌中进行,滴加结束后继续反应2~10h,得到两亲型阳离子壳聚糖基磁性絮凝剂。

步骤(1)所述接枝共聚单体与壳聚糖的质量比例在1:1~8:1,所述接枝共聚单体包括两亲型阳离子单体和非离子单体,非离子单体与两亲型阳离子单体的质量比例在0:1~9:1之间;

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