[发明专利]一种磁性阳离子化生物絮凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种磁性阳离子化生物絮凝剂及其制备方法，包括以下步骤：将阳离子化生物絮凝剂投加至FeCl₃溶液中，搅拌均匀后纳米磁性粉末，进行反应，得到糖蛋白絮凝剂‑Fe复合物；将糖蛋白絮凝剂‑Fe复合物中加入到含有交联剂的无水乙醇溶液中，进行交联反应，得到磁性阳离子化生物絮凝剂。本发明制备的絮凝剂同时具备磁分离性能和蛋白大分子的吸附、絮凝性能，且内部呈多孔结构，具有更多利于吸附的作用位点，在保证絮凝效果的前提下能实现高效分离和快速沉降。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种磁性阳离子化生物絮凝剂及其制备方法。

背景技术

微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝活性的代谢产物。因其高效、无毒、无二次污染以及用途广泛等优势而成为研究热点。微生物直接分泌的具有絮凝活性的物质均荷负电，通常需Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子或聚合氯化铝等作助凝剂应用，以提高其水处理的效率和活性。这将导致沉降污泥和处理后水样中残留较高Ca²⁺、Mg²⁺或Al³⁺，易引起二次污染,且应用时须与助凝剂分别投加，致使操作步骤繁琐。微生物絮凝剂阳离子化修饰是解决该问题的途径之一。目前，生物大分子阳离子化研究主要集中在淀粉、纤维素、壳聚糖等多糖类天然产物。糖蛋白或蛋白类因分子中官能团和空间结构复杂，易变性，目前尚未见糖蛋白絮凝剂阳离子化的相关报道。

近年来，磁絮凝技术作为新兴的水处理技术，在给水处理和各类污水、废水处理中得到快速发展，并在工程实际中得到应用。磁絮凝技术主要通过吸附、混凝、架桥的作用，实现水中的微小悬浮物或不溶性污染物与小粒径磁性颗粒的有效结合，从而增加絮体的体积和密度，并进一步加快絮体的沉降速度，从而有效降低了絮凝沉淀池的水力停留时间和增大了其表面负荷。常规磁絮凝工艺主要是分别投加絮凝剂和磁粉，通过二者的共同作用实现污染物的去除，在水样中直接投加未修饰的磁粉会导致磁粉投加量大、利用效率低，带来经济成本高和应用范围受限等诸多问题。

发明内容

本发明现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种磁性阳离子化生物絮凝剂及其制备方法，该生物絮凝剂集磁性和絮凝特性于一体，具有高效去除水中悬浮物的效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种磁性阳离子化生物絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将阳离子化生物絮凝剂投加至FeCl₃溶液中，搅拌均匀后纳米磁性粉末，进行反应，得到糖蛋白絮凝剂-Fe复合物；

2)将糖蛋白絮凝剂-Fe复合物中加入到含有交联剂的无水乙醇溶液中，进行交联反应，得到磁性阳离子化生物絮凝剂。

本发明进一步的改进在于，每15g阳离子化糖蛋白絮凝剂对应的FeCl₃的用量为0.01～0.02mol；FeCl₃溶液的浓度为0.1-0.2mol/L。

本发明进一步的改进在于，阳离子化生物絮凝剂通过以下过程制得：

将环氧丙基三甲基氯化铵与NaOH溶液进行混合均匀，再加入生物絮凝剂，混合均匀在80～90℃反应2～4h后，得到阳离子化的糖蛋白类微生物絮凝剂。

本发明进一步的改进在于，环氧丙基三甲基氯化铵与NaOH的摩尔比为1:(1～1.6)。

本发明进一步的改进在于，NaOH溶液的浓度为1mol/L，每10g糖蛋白类微生物絮凝剂对应的环氧丙基三甲基氯化铵用量为0.01～0.03mol。

本发明进一步的改进在于，纳米磁性粉末为纳米Fe₃O₄；步骤1)中反应时间为1～2h，步骤2)中反应时间为2～4h。