[发明专利]一种纤维素‑丝胶全降解絮凝材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种絮凝材料的制备方法，特别涉及一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法，属于有机高分子材料技术领域。

背景技术

絮凝是水处理中十分重要的一个环节。絮凝剂在用水与废水处理和生产过程的固液分离中占有重要的地位，絮凝剂的选择与使用直接关系着絮凝效果的好坏。自上世纪六七十年代起，有机高分子絮凝剂逐步取代无机金属类絮凝剂，广泛应用于化工、冶金、煤炭、纺织、造纸、石油、环保等生产领域。随着高分子絮凝剂的研究发展和人们对更加环境友好和可持续化学技术的需求，天然高分子絮凝剂受到社会和学者们越来越多的关注。

目前，可以制备天然高分子絮凝剂的自然资源种类丰富，如淀粉、纤维素及其衍生物、壳聚糖、海藻酸等，甚至一些蛋白质、植物胶质等，这些天然高分子材料赋予天然高分子絮凝剂无毒、可生物降解的优异性能，使得此类絮凝剂的开发与研究受到学术界广泛的关注。

本发明提出了一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备工艺。采用价格低廉、来源广泛的竹浆和丝胶蛋白为原料，打浆后成为分散的细小纤维，溶解后经戊二醛交联，接枝共聚丝胶蛋白，得到一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料。该制备工艺优势主要表现在：一是制备了一种对环境友好、可完全生物降解的新型絮凝剂，缩短了降解周期；二是保证了良好的絮凝效果，并且使用竹浆纤维素和丝胶蛋白为原料，不但可降低生产成本，提高经济效益，还可拓展竹浆纤维的应用领域，提高产品附加值；同时丝胶蛋白是提取丝素过程的废弃蛋白，价格低廉，可实现废弃物的资源化利用。

在有机高分子絮凝材料制备领域，中国专利(CN106044984A)“一种植物源天然高分子絮凝剂的制备方法”以芦荟为原料，经阳离子交换法辅助醇沉提取芦荟胶，再将芦荟胶于魔芋淀粉复配，先经豆浆和微生物改性，再醚化微波改性，抽滤醇洗后制得天然高分子絮凝剂，并对其絮凝性能进行了表征；中国专利(CN105001381A)“一种造纸污泥基两性高分子絮凝剂的制备方法”以造纸污泥原料和二甲基二烯丙基氯化铵为原料，从造纸污泥中分离出上清液，调节上清液pH，降温，加入无水亚硫酸钠，再加入引发剂和二甲基二烯丙基氯化铵，经搅拌反应，混合物加入丙酮搅拌，使反应产物析出，经真空抽滤、干燥，即得两性高分子絮凝剂产品；美国专利(US 20120241377)“Water treatment method and water treatment flocculant”使用苯酚和甲醛在酸性催化剂存在下反应制得热塑性酚醛树脂来制备絮凝材料。截至目前，还未见到利用竹浆纤维素和丝胶蛋白接枝聚合，以制备全降解絮凝材料的相关工艺技术出现。

本发明提供了一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法，采用竹纤维素和丝胶蛋白，通过戊二醛化学改性交联，制备出絮凝效果优异，可全生物降解的纤维素-丝胶全降解絮凝材料。该制备方法操作简单、效果优良、且絮凝材料产品环境无污染。本发明将竹子纤维素和丝胶蛋白引入到制备絮凝材料的原料中，增加了制备絮凝材料的原料范围，降低了生产成本，同时增加了絮凝材料本身的环境友好性，具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服传统无机絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂在使用过程的效率低、易二次污染、不可生物降解等问题，实现无污染排放，同时资源化利用可再生、易降解的生物质材料，通过简单的戊二醛交联、效果优良、柔和制备过程合成出絮凝效果明显、全生物降解、无二次污染的全降解絮凝材料。本发明的目的是提供一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用以下步骤：

1)将竹子浆板剪断、水洗后，于鼓风烘箱干燥，再用微型植物粉碎机打碎，经80-100目筛网过滤，得到粒径在150-200μm之间的竹浆纤维素粉末；

2)将步骤1)得到的竹浆纤维素粉末称取一定质量溶于一定体积的水中并加入到烧杯中，封口，在磁力搅拌器作用下搅拌浸泡12-36h，得到经溶胀的纤维素溶液；

3)称取一定质量分子量为2000-100000的丝胶，加入5-15mL的水中进行充分溶解，加入到步骤2)得到的经溶胀的纤维素溶液中，并调节其pH到4-7，得到纤维素-丝胶混合物溶液；

4)向步骤3)得到的纤维素-丝胶混合物溶液中加入一定质量的戊二醛溶液，置于30-45℃恒温槽中反应3-12h，反应产物透析7d，经冷冻干燥，即为纤维素-丝胶全降解絮凝材料。

所述的水与竹子浆板质量比为90-120:1；丝胶与竹子浆板质量比为0.5-2:1；戊二醛为含量为25％的戊二醛溶液，戊二醛溶液与竹子浆板质量比为0.5-2:1。