[发明专利]一种季铵化壳聚糖的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种季铵化壳聚糖的制备方法及其应用。首先将壳聚糖溶解到有机酸溶液中，加入引发剂硝酸铈铵搅拌溶解，引入阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵，最后将反应产物溶液用有机溶剂洗涤后干燥，所得的固体为壳聚糖季铵盐。本发明采用季铵试剂二甲基二烯丙基氯化铵，反应得到的产物阳离子度高，电中和能力强。本发明制备的方法原料廉价易得，反应条件温和，操作方便。

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种季铵化壳聚糖的制备方法及其应用。

背景技术

随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设高速发展。在城市污水生化处理过程中，大量污染物被富集、浓缩而转移至污泥中。在污泥处理中使用无机混凝剂脱水时，存在脱水效果不佳，投加量大的缺点，而高分子絮凝剂虽然脱水效果好，但是降解后的产物存在一定的毒性，对自然环境存在潜在的威胁。

壳聚糖是一种天然高分子，无毒且易于生物降解，壳聚糖分子中丰富的氨基和羟基，具有较强的吸附、配位作用，壳聚糖复合吸附剂具有吸附染料分子、金属离子和蛋白质分子的能力。但是针对污水处理、污泥脱水处理方面的应用，壳聚糖的分子量、阳离子度均偏小，而且壳聚糖是一种不溶于水的碱性多糖，只溶于稀酸溶液，也限制了其在污水、污泥处理方面的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种季铵化壳聚糖的制备方法及其应用，该制备方法是在壳聚糖的氨基上引入小分子量的季铵盐，制备成季铵化壳聚糖，增大壳聚糖支链上正电荷数量和分子量，改善污泥的脱水效果，充分发挥电中和、絮凝的作用。

本发明的第一个目的是提供一种季铵化壳聚糖的制备方法，在壳聚糖溶液中加入硝酸铈铵作为引发剂，与季铵盐反应得到季铵化壳聚糖，所述季铵盐包括二甲基二烯丙基氯化铵、 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的任意一种或多种。

进一步的，硝酸铈铵的加入量为壳聚糖和季铵盐总质量的1％～2％。

进一步的，所述壳聚糖溶液是将壳聚糖溶解于质量浓度为1-5％的酸溶液。

进一步的，所述酸溶液包括乙酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液中的任意一种或多种。

进一步的，所述壳聚糖溶液中，壳聚糖的加入量为：每30mL酸溶液中加入0.4～0.6g壳聚糖。

进一步的，在壳聚糖溶液中通入氮气搅拌30～60min，在氮气气氛下加入硝酸铈铵，搅拌使其溶解。

进一步的，将季铵盐溶于水，在氮气气氛下，逐滴滴加季铵盐水溶液，滴加完后，反应 3h～4h。

进一步的，反应温度为50℃。

进一步的，所述季铵盐为二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)。

进一步的，二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的质量浓度为60％。

进一步的，壳聚糖与二甲基二烯丙基氯化铵的质量比值为1～1.5。

进一步的，反应结束后，将反应物冷却至室温，用丙酮洗涤、过滤3～5次，用无水乙醇浸泡10～15小时，然后50～80℃真空干燥4～8小时，得到季铵化壳聚糖粗产品。

本发明的第二个目的是提出一种上述方法制备得到的季铵化壳聚糖。

本发明的第三个目的是提供上述季铵化壳聚糖在废水、污泥的絮凝和杀菌处理中的应用。