[发明专利]一种高溶解度淀粉接枝改性阳离子絮凝剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种高溶解度淀粉接枝改性阳离子絮凝剂的制备方法，属于一种水处理药剂。目前的淀粉絮凝剂溶解性不是很好，几乎是不溶于水中，这便阻碍了淀粉絮凝剂的水处理效果。本发明以玉米淀粉为原料，首先利用α‑淀粉酶对淀粉进行水解，随后对水解后的淀粉进行糊化，然后以硝酸铈铵为引发剂，使淀粉与丙烯酰胺发生接枝共聚反应，再使用醚化剂对接枝共聚淀粉进行阳离子化反应，合成高溶解度淀粉接枝改性阳离子絮凝剂。本发明从分子结构角度出发，采用α‑淀粉酶对淀粉进行水解，使其长链水解为小分子的短链，然后再进行其他步骤的合成反应，得到了较高的溶解度以及较好处理效果的淀粉接枝阳离子絮凝剂。

技术领域

本发明涉及一种高溶解度淀粉接枝改性阳离子絮凝剂的制备方法，属于一种水处理药剂。

背景技术

随着我国经济持续高速发展，水污染与经济发展的矛盾日益加剧，目前我国工业、农业和生活污染排放负荷大，全国化学需氧量排放总量为2294.6万吨，氨氮排放总量为238.5万吨，远超环境容量。全国地表水国控断面中，仍有9.2%丧失水体使用功能（劣Ⅴ类），24.6%的重点湖泊（水库）呈富营养状态，不少流经城镇的河流沟渠黑臭，水污染防治形势十分严峻，水污染治理刻不容缓。

絮凝沉淀是目前应用最广的水处理方法之一，并且通常是必不可少的步骤，而絮凝剂往往是絮凝处理效果好坏的关键因素。絮凝处理主要是通过向待处理水中投加药剂，将废水中纳米级、微米级的杂质微粒，经过凝聚—絮凝反应而形成大的絮体颗粒，最后由沉淀、过滤等工艺将其去除。絮凝剂的作用机理是依靠其特有的大分子量或所带电性或两者兼而有之，在与水接触过程中促使水体中的微粒及其它悬浮颗粒凝聚成絮状物并吸附、缠绕污染物与水体分离，从而达到净化水体的目的。从絮凝剂的絮凝过程上看，可以简单的认为：絮凝剂的絮凝过程分为两部分，一部分为化学作用，另一部分为物理作用。化学作用首先使悬浮粒子的电荷丧失，成为不稳定的粒子；随后的物理作用通过架桥、吸附等作用，使不稳定的粒子聚集成为絮团，迅速沉降，分离出水体中的杂质。它既可以自成独立的处理系统，还可以与其它单元过程组合，用于预处理、中间处理和最终处理过程。

目前常用的絮凝剂主要为分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。无机絮凝剂的使用历史悠久，效果好，但是存在投药量大、产物污泥多、成本高及引入二次污染等缺陷，如申请号为201610406352.6的中国专利；有机高分子絮凝剂同无机高分子絮凝剂相比，具有用量少、絮凝速度快，受共存盐类、pH 值及温度影响小，生成污泥量少，易处理等优点。聚丙烯酰胺是目前最为常见的有机絮凝剂，但其存在残留单体毒性大以及产物可生化降解差等问题，以天然高分子为基材改性的接枝型聚丙烯酰胺克服了以上缺陷，具有广阔的发展前景。

淀粉是植物中存在最广泛的碳水化合物，是植物光合作用的最终产物，来源极其广泛。淀粉及淀粉化学品具有毒性低、易生物降解、同环境适应性好等众多优良性能，它适应了环境保护及资源的可持续利用与发展的战略，具有广阔的发展前景。近些年来，以淀粉为主要原料的改性化学品以其无毒，可降解性和优良的化学性能被广泛应用在废水处理、化工、造纸等行业。淀粉改性化学品以绿色、安全的形象展现在世人面前。

淀粉丙烯酰胺接枝共聚物兼有天然高分子和合成高分子的双重性能，以淀粉半刚性主链为骨架，与柔性的聚丙烯酰胺支链紧密结合，形成庞大、刚柔相济的网状大分子，生成较为理想的絮凝剂。再对淀粉丙烯酰胺接枝共聚物进行离子化改性，得到的产品具有更强大，更广泛的功能，针对不同的废水有较好的处理效果。另外，在对淀粉丙烯酰胺接枝共聚物进行离子化改性后的产品进行增加其溶解度的改进，更能提高该种絮凝剂的使用效率。该产物用作絮凝剂有投药量少、受环境影响小、无毒、可生物降解、使用方便、在自然界形成良性循环等许多优良性能。但是淀粉絮凝剂的溶解性不是很好，几乎是不溶于水中，这便阻碍了淀粉絮凝剂的水处理效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的高溶解度淀粉接枝改性阳离子絮凝剂的制备方法，提高了淀粉接枝改性阳离子絮凝剂的溶解度，同时提高了絮凝剂的处理效果。