[发明专利]一种絮凝剂CTS-DMOAP的制备方法

说明书

本发明公开了一种有机硅季铵盐改性壳聚糖絮凝剂CTS‑DMOAP(壳聚糖‑二甲基十八烷基[3‑三羟基硅丙基]氯化铵)的制备方法，属于有机高分子复合材料合成技术领域。本发明首先将二甲基十八烷基[3‑三甲氧基硅丙基]氯化铵溶液水解，然后将粉末状的壳聚糖溶解到盐酸的水溶液中，然后利用两者基团中共存的羟基发生化学反应，得到CTS‑DMOAP絮凝剂。制备出的絮凝剂依然保留着壳聚糖安全、对人体无毒害的特性，对多种污染物均表现出良好的去除效果，特别是对小分子类有机物具有较强的去除能力；同时，由于引入了季铵盐基团，它又可以表现出良好的消毒杀菌效果。

技术领域

本发明涉及有机高分子复合材料合成技术领域，具体涉及一种CTS-DMOAP(壳聚糖-二甲基十八烷基[3-三羟基硅丙基]氯化铵)的制备方法。

背景技术

絮凝沉淀法作为一种经济、简单的水质处理方法，在国内外被普遍用于提高水质处理效率。絮凝剂作为絮凝污染控制方法中的关键与核心，其性能决定了水处理效果的优劣。目前絮凝剂正朝着性能高效、安全无毒的方向迅速发展；特别是近年来人们生活水平提高，饮用水安全成为大众关注焦点。近年来新兴的高分子无机絮凝剂、高分子有机絮凝剂等高分子絮凝剂，使絮凝剂的絮凝性能得到了极大地提高；但这类高分子絮凝剂很难在处理效率、水质安全等方面同时取得显著成效。部分学者开始在混凝过程中将不同的高分子絮凝剂复合使用，如无机-无机复合絮凝剂、有机-有机复合絮凝剂和无机-有机复合絮凝剂等。研究表明，在同剂量条件下，两种或多种复合絮凝剂要比单纯使用一种絮凝剂效果要好。复合絮凝剂的絮体大、投加量少，在一些污水处理中已经开始实际应用。但复合絮凝剂也存在结构上的不足：它仅仅是两种或多种高分子絮凝剂通过机械作用等混合在一起，无法避免复合材料的宏观相分离现象，混凝处理过程中的副产物也影响着水质安全和人类健康。

壳聚糖作为一种天然高分子絮凝剂取得了一定的研究发展，并因其安全无毒、易于生物降解等突出特点受到了越来越多的关注。壳聚糖分子链上的游离氨基能在酸性介质下质子化，使其呈现出阳离子聚电解质特性，有效提升水体中污染物的去除效率。但壳聚糖在中性及碱性水环境溶解性较差，这极大地限制了壳聚糖的应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种有机硅季铵盐改性壳聚糖絮凝剂的制备方法，通过将水解后的二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵与溶解后的壳聚糖混合反应后透析提纯得到合成絮凝剂。制备出的絮凝剂依然保留着壳聚糖安全、对人体无毒害的特性，对多种污染物均表现出良好的去除效果，特别是对于小分子类有机物具有较好的去除能力；同时，由于引入了季铵盐基团，它又可以表现出良好的消毒杀菌效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种有机硅季铵盐改性壳聚糖絮凝剂的制备方法，首先将二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵溶液水解，然后将粉末状的壳聚糖溶解到盐酸的水溶液中，然后利用两者基团中共存的羟基发生化学反应，得到CTS-DMOAP絮凝剂。

优选的，所述一种有机硅季铵盐改性壳聚糖絮凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵溶液的水解：将二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵滴入酸性的乙醇水溶液中，升温、搅拌均匀后，室温条件下静置水解一段时间后得到季铵盐硅醇溶液，记为DMOAP；

(2)壳聚糖的溶解：将粉末状的壳聚糖加入到盐酸的水溶液中，升温、磁力搅拌后使其完全溶解，记为CTS；

(3)絮凝剂的制备：将上述得到的CTS溶液转移至三口烧瓶中，升温预热，在磁力搅拌作用下缓慢加入DMOAP溶液，反应得到目的产物，记为CTS-DMOAP。

进一步优选的，所述步骤(1)的具体步骤如下：