[发明专利]一种阳离子黑荆树单宁絮凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种阳离子黑荆树单宁絮凝剂及其制备方法，涉及水处理领域。该阳离子黑荆树单宁絮凝剂包括黑荆树单宁，其C3位接枝有丙烯酰胺‑二甲基二烯丙基氯化铵共聚物。该絮凝剂是以黑荆树单宁为基材、以Ce⁴⁺盐为引发剂、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵为共聚单体，采用接枝共聚技术制得。该絮凝剂可以大量去除悬浮物和藻类等污染物，快速净化水体，显著提高水体水质，而且，其pH适用范围广，受环境因素影响小、沉降性能好；同时，该絮凝剂还具有可生物降解、无二次污染的优势，是一种绿色环保的絮凝剂，在黑臭水体、高藻水体等天然水体的治理及污废水处理领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种单宁絮凝剂及其制备方法，特别涉及一种阳离子黑荆树单宁絮凝剂及其制备方法，属于水处理领域。

背景技术

絮凝法是最常见的水处理方法之一，其通过投加絮凝剂大量去除水体污染物，快速净化水体，具有成本低、效果好、见效快和易于操作的优势。但是，目前普遍使用的传统絮凝剂均存在不同的优缺点：无机絮凝剂(如硫酸铁、硫酸铝、硫酸锌等)具有絮凝效果好、价格低廉等特点，但无机金属离子在水中的残留会导致二次污染。此外，无机絮凝剂的投加对污水管网系统也有负面影响。2014年昆士兰大学科研团队在《Science》期刊上发表文章指出饮用水厂使用的主要絮凝剂硫酸铝间接地成为下水管道中硫化物的主要来源，而由硫化物诱发的混凝土腐蚀被认为是下水道腐蚀的主要原因。合成高分子絮凝剂用量小、絮凝能力强、絮凝速度快、污泥生成量小，但如何在制备过程中尽可能除去最终产品中残留的单体含量，仍是困扰合成有机高分子絮凝剂应用的一个难题。研究发现，一些合成有机高分子絮凝剂虽然本身对人体并无危害，但其残留的单体却具有很强的神经毒性。此外，不易降解性也限制了其在水处理中的推广应用。因此，有必要开发一种高效低成本、绿色环保、环境适应性强的新型絮凝剂。

近些年，来源广泛、成本低廉、可生物降解、无二次污染的高效天然絮凝剂越来越受到关注。植物单宁又名植物多酚，是植物体复杂酚类的次生代谢产物。自然界中植物单宁的储量非常丰富，主要存在于植物的皮、根、叶和果肉中，是仅次于纤维素、木质素、半纤维素的第四大林副产品。天然提取的植物单宁的等电点较低(pHpzc＝2.0～3.0)，而天然水体和人类活动产生的污染物通常以负电性为主，因此一般需要对植物单宁进行阳离子化改性才能用作絮凝剂。目前通过曼尼希反应向植物单宁结构中引入氨基，以提高其等电点是国内外主流的改性方法，这种方法可以将植物单宁的等电点(pHpzc)提高到pH 7.0～8.5左右，铵化改性单宁(包括铵甲基单宁和季铵盐单宁)对地表水、生活污水、工业废水均有很好的处理效果。

然而，受限于正电荷量，碱性条件下铵甲基单宁和季铵盐单宁的处理效果显著下降。例如，酸性条件下，铵甲基单宁对水华优势藻种之一－铜绿微囊藻的去除率超过90％，而在pH＝9.0时，去除率到下降到不足30％。另外，植物单宁的分子量较小，一般在3000Da以内，这导致其形成的絮体小而松散，沉降性能相对较差，在处理天然水体时，风浪扰动下絮体可能难以沉降，而已沉降的絮体容易再悬浮。

发明内容

发明目的：针对现有植物单宁絮凝剂等电点较低、碱性条件下处理效果差且形成的絮体沉降性能较差的问题，本发明提供一种阳离子黑荆树单宁絮凝剂，该絮凝剂投加量少、pH适用范围广、受环境因素影响小、沉降性能好且绿色环保，在黑臭水体、高藻水体等天然水体的治理及污废水处理领域有很好的应用前景；同时，提供了一种合成简便、易于操作的阳离子黑荆树单宁絮凝剂的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种阳离子黑荆树单宁絮凝剂，该絮凝剂包括黑荆树单宁，其C3位接枝有丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物。

本发明所述的一种阳离子黑荆树单宁絮凝剂的制备方法，该絮凝剂为以黑荆树单宁为基材、以Ce⁴⁺盐为引发剂、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵为共聚单体，采用接枝共聚技术制得。

该制备方法具体包括如下步骤：

(1)将黑荆树单宁溶解于去离子水中，得到黑荆树单宁水溶液；