[发明专利]一种以纤维素为原材料的绿色阻垢材料的制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种以纤维素为原材料的绿色阻垢材料的制备方法，包括以下步骤：(1)纤维素提取；(2)纤维素氧化；(3)氧化纤维素羧基化。根据该方法制备得到的绿色阻垢材料的羧基含量以质量分数计达到25％～30％，pH为6.8～7.2。另外本申请还涉及绿色阻垢材料的应用。本申请制备方法通过先将纤维素氧化，再羧基化得到的绿色阻垢材料(ST3)是一种环保型的新型阻垢剂，具有天然，无毒，易于生物降解的性能；可抗高盐，高温，强酸强碱环境，适用范围广泛。

技术领域

本申请涉及水处理技术领域，具体地，本申请涉及一种以纤维素为原材料的绿色阻垢材料的制备方法和应用。

背景技术

工业循环水在运行中会沉析出大量的溶解盐类附着于设备和管道的内壁上，这种沉析物称为水垢，其中以碳酸钙为主。循环水还会直接或间接地对循环水系统内金属设备进行腐蚀。

纤维素是一种富含羟基的天然化合物，经过氧化和羧基化，大大加大了其阻垢性能，其性状稳定，抗高温高盐的特性，也使其可普遍应用于工业循环用水中，例如，CN106277375A公开了一种环保型阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用，该阻垢缓蚀剂由以下按照重量份的原料组成：微晶纤维素7-15份、丙烯酸乳液5-12份、赤石脂23-31份、聚乙二醇15-23份、乙酰柠檬酸三丁酯3-8份，具有缓蚀性能好、阻垢效率高等优点。CN102627359A介绍了一种含天然可生物降解物的无磷复合缓蚀阻垢剂，按下述原料混合而成：硫酸锌或硝酸锌、烷基糖苷、聚天冬氨酸、羧甲基纤维素、聚环氧琥珀酸、聚合氨基酸、葡萄糖酸钠、甲基苯三唑或苯三唑、水或去离子水，在循环冷却水处理中采用本剂可避免碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙的沉积，阻垢效果明显，缓蚀性能优异。

但是现有众多阻垢剂中虽然含有纤维素的组分，但是整体组成复杂、制备步骤繁琐。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种以纤维素为原材料的绿色阻垢材料的制备方法和应用。

为实现以上目的，本发明提供的一种以纤维素为原材料的绿色阻垢材料的制备方法和应用，采用如下技术方案：

一种以纤维素为原材料的绿色阻垢材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)纤维素提取：将植物在质量浓度为5％的NaOH里煮沸100min后，待溶液温度降至70℃时，加入质量浓度为10％的双氧水(H₂O₂)，继续加热1h，保持温度在70℃，之后过滤，用蒸馏水充分洗涤滤渣至中性，干燥后即得到纤维素，待用；

(2)纤维素氧化：将步骤(1)得到的纤维素，采用纯水作为溶剂配制成质量浓度为30％的纤维素溶液加入到反应罐里，调节至pH＝7.5，维持温度50℃，并加入纤维素干基质量2％的双氧水，反应4h，洗涤，干燥；

(3)氧化纤维素羧基化：将步骤(2)得到的氧化的纤维素，加入纯水和质量分数1％的HClO，回流加热，冷却干燥，得到阻垢材料。

所述制备得到的绿色阻垢材料的羧基含量以质量分数计可以达到25％～30％。

所述制备得到的绿色阻垢材料的pH为6.8～7.2。

优选的，所述步骤(2)中用Na₂CO₃调节PH。

优选的，所述步骤(3)中加入的纯水的质量为氧化的纤维素的2倍，加入的1％的HClO的质量为氧化的纤维素的5％。

优选的，所述步骤(3)中回流加热的时间为10h。

根据上述方法制备得到的绿色阻垢材料应用于水处理。

根据上述方法制备得到的绿色阻垢材料，可以应用于家庭生活用水处理，包括电热水器，太阳能热水器的用水的预处理，也包括前置过滤器，水龙头过滤器和净水器中的应用。