[发明专利]一种改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂及其制备方法，属于水处理絮凝技术领域。

背景技术

国内常用的水处理絮凝剂主要分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。无机絮凝剂主要是聚合氯化铝、聚合氯化铁为主的絮凝剂，其原理是，通过混凝固体的碰撞，使其水解产物附聚、架桥絮凝形成可沉降的或可过滤的絮凝物，以达到净化水质的目的。但含铁絮凝剂将铁离子带入系统，容易造成设备的腐蚀，而且处理后水中带有微量铁离子，具有一定的色度。含铝絮凝剂处理相对要比铁型絮凝剂处理效果略好，但铝离子在水中的高残留会导致二次污染，尤其是进入人体可诱发老年痴呆，铝性骨病、贫血症等。因此无机絮凝剂固有缺点将其限制在有限的范围内。为了弥补无机絮凝剂的缺陷，有机高分子絮凝剂被广泛地应用和研究。有机絮凝剂是指能产生絮凝作用的天然的或人工合成的有机分子物质，其主要为水溶性线型高分子物质，比如蛋白质或多糖类化合物等，在水中大部分可电离，形成高分子电解质。但是，在实际使用中，有机絮凝剂存在速溶性差，废渣含水率高，有一定的残存毒性，容易受到水中共存离子、pH值及温度的影响，而且价格较贵等问题。

淀粉和壳聚糖均为天然高分子材料，其具有来源广泛，价格低廉，并且产物完全可被生物降解的特点，可在自然界中形成良性循环。而淀粉和壳聚糖都存在室温下溶解度较低、絮凝性能差等不足，所以我们通常都要对二者进行改性后使用。随着我国环境压力日益巨大，国家对工业污水的排放制定了越来越严的排放标准，因而急需开发一种具有简单易行、见效速度快、成本低等特点的环境友好絮凝剂。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种由具有高效、价廉、环境友好的改性淀粉和壳聚糖共聚絮凝剂的制备方法

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂是以改性淀粉和壳聚糖为原料，硝酸铈铵为引发剂，在碱性条件下，合成改性淀粉-壳聚糖共聚物，并用红外光谱对聚合物结构进行表征。

本发明涉及如下方面：

1.一种改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂的制备方法，其特征在于。它是以改性淀粉和壳聚糖为原料，以硝酸铈铵为引发剂，在碱性条件下，合成改性淀粉/壳聚糖共聚物絮凝剂。

2.项1所述改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂制备方法，其特征在于，在上述合成步骤中，改性淀粉与壳聚糖的质量比为(1-4)：1，反应温度为45-90℃，反应时间为12h，引发剂用量占体系总质量的0.1-1％。

3.项1和项2所述改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂制备方法，其特征在于，所述改性淀粉与壳聚糖质量比为2：1，反应温度为75℃，反应12h，引发剂硝酸铈铵用量占总质量的0.5％。

4.项1和2所述的淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂，其特征在于，所选用淀粉天然淀粉，选自天然植物根部淀粉、块茎淀粉、谷物淀粉、豆类淀粉或其混合物。

5.上述项所述改性淀粉，其特征在于，并通过接枝共聚、交联、醚化反应、羟甲基化等手段进行改性，尤其是非离子型、阳离子型、阴离子型或两性型淀粉。

6.上述项所述改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂，其中所述壳聚糖为化学改性脱乙酰基壳多糖，其pH值为3～5(水中浓度1％)，脱乙酰度>85％。

7.制备改性淀粉

A.非离子型改性淀粉的制备

非离子型改性淀粉是由亲水的、半刚性的淀粉大分子为骨架，与柔性的聚丙烯酰胺支链相配合形成的接枝共聚物,其在水中充分溶胀，有很大的分子空间体积和细长支链,使其具有更大的絮凝能力、较强的适应能力和稳定性。

B.阳离子型淀粉的制备

阳离子改性淀粉是由胺类化合物与淀粉分子的羟基在碱催化作用下反应生成的具有氨基的醚衍生物,使氮原子带正电荷,对负电荷物质具有更强的亲和性。

C.阴离子型淀粉的制备

阴离子型淀粉是由环氧氯内烷作交联剂,氯乙酸作羧甲基化试剂,合成了交联羧甲基复合改性淀粉，使其具有较好的对重金属离子的结合性。

D.两性型淀粉的制备

两性淀粉是由阳离子和阴离子变性剂,或是用两亲离子,对淀粉进行双重变性处理所得，使其具有对含有正负电荷的微粒具有更好的结合性。

8.改性淀粉与壳聚糖共聚反应