[发明专利]一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂及其应用

说明书

本发明涉及一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂，其中，该复合絮凝剂是由质量百分比为20％‑40％的壳聚糖、15％‑30％的柠檬酸、小于20％的乙二酸、30‑60％的二乙酸钠、和1％‑5％瓜尔胶配制而成的固态复合絮凝剂。本发明提供一种上述的复合絮凝剂的应用。根据本发明的复合絮凝剂中的各组分协同作用，表现出良好的絮凝性能。而且，根据本发明的复合絮凝剂为固态形式，在配制成液态复合絮凝剂后的一年内使用，效果均不会下降，从而便于运输和长期保存，解决常用絮凝剂聚丙烯酰胺降解速度快的问题。

技术领域

本发明涉及混凝沉降，更具体地涉及一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂及其应用。

背景技术

甲壳素也称几丁质(chitin)，壳多糖，学名为β-(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，分子式为(C₈H₁₃NO₅)n，是来源于海洋无脊椎动物的外壳，真菌细胞壁和昆虫的外角质层和内角质层的一类天然高分子聚合物，它属于氨基多糖。甲壳素有α，β，γ三种晶型。由于大分子间强的氢键作用，导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质，结晶构造坚固，一般不熔化，也不溶于一般的有机溶剂和酸碱，化学性质非常稳定，应用有限。甲壳素结构式如下所示：

壳聚糖也称几丁聚糖(chitosan)，它是由几丁质在碱性条件下加热，脱去N-乙酰基后生成的。其学名为β-(1，4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。几丁聚糖外观是白色或淡黄色半透明状固体，略有珍珠光泽。壳聚糖结构式如下所示：

由虾、蟹壳制取甲壳素、壳聚糖的简要流程包括：虾或蟹壳-脱钙-脱蛋白-甲壳素-脱酰基-壳聚糖。甲壳素若脱去分子中的乙酰基就可以转化为壳聚糖。壳聚糖，壳聚糖由于它的大分子结构中存在大量氨基，从而大大改善了甲壳素的溶解性和化学活性，因此在工业、农业、医药、化妆品、环境保护、水处理等领域有极其广泛的用途。因原料和制备方法不同，分子量也从数十万至数百万不等，不溶于水和碱溶液，可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸，不溶于稀的硫酸、磷酸。同时在稀酸中，壳聚糖的主链会缓慢水解，溶液黏度会逐渐降低。

壳聚糖是一种天然高分子，由虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类的甲壳素脱乙酰基制得，壳聚糖是由葡糖胺和N-乙酞基葡糖胺组成的碱性多糖，具有生物相溶性、生物可降解性、吸附性和无毒性等良好性质。壳聚糖大分子中具有稳定的环状结构和大分子之间存在强的氢键作用，分子结构呈紧密的结晶态状，使之溶解性能很差，其不能直接溶于水和大多数有机溶剂的特点制约了在环保行业的使用。

现在环保要求越来越严，混凝沉降做为一个无法替代的处理工艺被广泛使用。混凝沉降系统由混凝和絮凝这两个过程组成，其中，混凝一般指使被处理对象脱稳、破乳的过程，而絮凝是指使用水溶性高分子聚合物加速固体和液体分离的过程。在混凝沉降系统中，混凝剂起到非常关键的混凝作用，而絮凝剂起到非常关键的絮凝作用。具体地，水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时，其布朗运动的能量足以阻止重力的作用，而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且，悬浮颗粒表面往往带电(常常是负电)，颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大，从而增加了悬浮液的稳定性。混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电，使颗粒“脱稳”。于是，颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用，互相结合变大，以利于从水中分离。混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物，多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。絮凝过程就是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。架桥就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上，促进颗粒与颗粒聚集。絮凝剂为有机聚合物，多数分子量较高，并有特定的电性(离子性)和电荷密度(离子度)。絮凝剂通过自身的极性基或离子基团与质点形成氢键或离子对，加之范德华力而吸附于质点表面，在质点间进行桥连形成体积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。