[发明专利]魔芋改性阴离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物质材料及废水处理领域，具体涉及一种魔芋改性阴离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用，其主要在染料合成或染整过程中排放出的阴离子型染料废水及艺术涂料行业排放的废水中应用。

背景技术

传统的废水处理方法有物化法、化学混凝法、物理吸附法、生化法、电化学法等。化学混凝法是在染料废水中加入混凝剂，使污染物形成胶粒，通过混凝沉淀或气浮，从而去除废水中的污染物。混凝沉淀法是实际应用中最广泛的。混凝法能同时去除染料污染物和其他的大分子悬浮污染物。对废水的处理效果主要取决于混凝剂的结构性质。目前使用的混凝剂主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂。无机混凝剂主要以铝盐和铁盐为主，对以胶体或悬浮态存在于废水中的染料有较好的混凝效果，但是对于水溶性染料中分子量较小的，混凝效果则比较差。有机高分子混凝剂分子量大，溶入水中后分散为巨大数量的线性分子，对水中的胶体悬浮粒子的吸附架桥能力强。有机高分子混凝剂性质稳定，生长快，残渣少，对pH值要求较宽，其中最有代表性的就是聚丙烯酰胺，但聚丙烯酰胺不可降解，容易引发二次污染。近年来，以壳聚糖生物质材料开发新型可降解的混凝剂得了发展，可部分取代合成高分子聚丙烯酰胺。壳聚糖类可降解的混凝剂处理染料废水主要缺陷是沉降速度慢，无法快速处理染料废水。高分子的混凝法操作简便，处理成本低，适应性强，处理效果好，且各种新型混凝剂的开发一直都是相关领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种魔芋改性阴离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用，捕集能力强，沉降速度快，能处理低浓度络合型重金属离子，能在数秒内捕集阴离子染料分子及络合型重金属离子，快速生长成大的沉降颗粒，实现分离阴离子染料及重金属离子的目的，无毒、环保，易降解，在使用过程中不易造成二次污染，操作简便，处理成本低，适应性强。

为了实现上述目的，本发明的魔芋改性阴离子染料絮凝剂的技术方案是这样实现的，其特征在于包括1～5份的魔芋葡甘聚糖(KGM)、50～200份的水、0.1～1份的引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50、5～20份的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)、1～15份的N-乙烯基甲酰胺(NVF)、1～30份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)及1～10份的氢氧化钾；它们是质量份数。

为了实现上述目的，本发明的魔芋改性阴离子染料絮凝剂的制备方法的技术方案是这样实现的，其特征在于制备步骤如下：

步骤一 KGM-g-P(DAEMA-r-NVF)的合成

将1～5份的魔芋葡甘聚糖(KGM)加入50～200份的水，控温40～70℃，进行溶解0.5～1小时；在氮气保护下，加入0.1～1份的引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50、5～20份的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)和1～15份的N-乙烯基甲酰胺(NVF)，接枝共聚1～20小时，降温停止反应；加入50～200份的乙醇进行沉淀分离，过滤及干燥后，获得高纯的魔芋葡甘聚糖-接枝-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯-无规-N-乙烯基甲酰胺)共聚物(KGM-g-P(DAEMA-r-NVF))，其中g代表接枝，r代表无规共聚；它们是质量份数；

步骤二 环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)的合成

将20～40份的环己二胺四乙酸和20～40份的乙酸酐溶解于30～60份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得环己二胺四乙酸二酐；它们是质量份数；

步骤三 KGM-g-P(DAEMA-r-VACDTANa)的合成

取1～5份的KGM-g-P(DAEMA-r-NVF)，加入50～200份的水，控温50～80℃，在机械搅拌下溶解1～2小时；加入1～10份的氢氧化钾，水解反应12～48小时，获得魔芋葡甘聚糖-接枝-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯-无规-乙烯胺)共聚物KGM-g-P(DAEMA-r-VA)；再加入1～30份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)，乙烯胺与环己二胺四乙酸二酐酰基化反应12～48小时，获得魔芋葡甘聚糖-接枝-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯-无规-乙烯胺基环己二胺四乙酸钠)(KGM-g-P(DAEMA-r-VACDTANa )) 即魔芋改性阴离子染料絮凝剂；它们是质量份数。

在本技术方案中，所述甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)的接枝率为5～100%，乙烯胺基环己二胺四乙酸钠(VACDTANa)的接枝率为1～50%。