一種廢水處理用超支化聚酰胺改性殼聚糖季銨鹽微球及其制備方法和應(yīng)用
【專利說明】-種廢水處理用超支化聚醜胺改性亮聚糖季讀鹽微球及其制 備方法和應(yīng)用
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于殼聚糖改性制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種廢水處理用超支化聚 酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前，我國(guó)水環(huán)境污染不斷加劇，形勢(shì)非常嚴(yán)峻;地表水進(jìn)入富營(yíng)養(yǎng)化階段，飲用 水安全受到威脅，水體污染和水源危機(jī)已經(jīng)成為關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重要問題。隨著人們環(huán) 保意識(shí)的增強(qiáng)，W及我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，W水污染防治為重點(diǎn)，加強(qiáng)工業(yè)污水和 城市生活污水治理的工作已經(jīng)引起各級(jí)政府的高度重視，并出臺(tái)了相關(guān)政策。
[0004] 環(huán)境污染主要是大氣污染和水污染等，其中水污染防治的重要措施之一是污水處 理。污水處理的方法有很多，通常有生化法、離子交換法、吸附法、化學(xué)氧化法、電滲析法和 絮凝沉降法等，而應(yīng)用最廣、成本最低和最常用的處理方法仍是絮凝沉降法。在水處理中常 用的無機(jī)絮凝劑，通常是鐵鹽和侶鹽，但運(yùn)類絮凝劑存在效力低，用量大，易造成二次污染 等不足，如鐵系無機(jī)絮凝劑的殘留直接惡化了水質(zhì)；老年癡呆與現(xiàn)在廣泛使用的含侶無機(jī) 絮凝劑有一定關(guān)聯(lián);而有機(jī)高分子絮凝劑的單體(丙締酷胺)是直接致癌、致崎和致突變劑， 并具有較強(qiáng)的神經(jīng)毒性，其在聚合過程中的殘留是一個(gè)令人十分擔(dān)憂的問題。此外，聚丙締 酷胺在自然環(huán)境中很難被微生物降解，運(yùn)對(duì)人類形成了長(zhǎng)期甚至永久的潛在危害。
[0005] 鑒于目前絮凝劑存在的問題，研究開發(fā)具有高絮凝性能、安全、無毒和不造成二次 污染的絮凝劑無疑已經(jīng)成為迫切而有意義的工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明根據(jù)目前殼聚糖改性技術(shù)中的不足，提供了一種廢水處理用超支化聚酷胺 改性殼聚糖季錠鹽微球。
[0007] 本發(fā)明還提供上述微球的制備方法和應(yīng)用。
[000引本發(fā)明的技術(shù)目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明提供了一種超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽，所述超支化聚酷胺改性殼聚糖季 錠鹽采用超支化聚酷胺、殼聚糖和面代燒反應(yīng)獲得； 所述超支化聚酷胺采用均苯Ξ甲酯氯和乙二胺為原料，采用溶液聚合的方法制備;所 述面代燒包括艦甲燒、艦乙燒、漠甲燒或漠乙燒。
[0009] 更進(jìn)一步地，所述超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽指采用面代燒將超支化聚酷胺 分子外圍胺基季胺化，利用季胺化超支化聚酷胺分子外圍的簇基與殼聚糖中的活性基團(tuán)胺 基或徑基反應(yīng)得到超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽。
[0010] 本發(fā)明所述超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽具體采用如下制備方法獲得： 51. 將殼聚糖加入N，N-二甲基乙酷胺溶液中，攬拌溶脹； 52. 將均苯Ξ甲酯氯和氯化裡溶于N，N-二甲基乙酷胺中，然后加入化晚和乙二胺反應(yīng) 10~1化； 53. 室溫下，將S1中溶脹后所得殼聚糖溶液加入S2中所得混合溶液中，反應(yīng)20~3化； 54. 將S3中所得產(chǎn)物加入過量艦甲燒，反應(yīng)20~3化，過濾，洗涂、干燥后即得所述超支化 聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽。
[0011] 優(yōu)選地，所述殼聚糖與均苯Ξ甲酯氯的添加質(zhì)量比為1: (1~3); 所述S2中均苯Ξ甲酯氯和乙二胺反應(yīng)摩爾比為（1~3): 1。
[0012] 本發(fā)明同時(shí)提供了一種廢水處理用超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球的制備 方法，包括如下步驟： 51. 用醋酸水溶液溶解所述的超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽，制備成分散液； 52. 將S1中所得分散液加入非極性溶劑制備成油水相體系，加入乳化劑進(jìn)行預(yù)乳化， 制備成油包水型反相微乳液； 53. 將交聯(lián)劑與S2中所得反相微乳液發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，離屯、，洗涂后，即得所述微球； 所述S1分散液中超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽的質(zhì)量體積百分比濃度為0.^2%; 所述S2中非極性溶劑的用量與分散液的體積比為5~10:1; 所述S2中乳化劑的用量占非極性溶劑體積的3~6%; 所述S3中非極性溶劑與交聯(lián)劑的用量的質(zhì)量體積比為(75~200): 1。
[0013] 優(yōu)選地，所述S1中醋酸水溶液體積百分比濃度為0.1%~5%。
[0014] 優(yōu)選地，所述S1分散液中超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽的質(zhì)量體積百分比濃度 為 0.8〇/〇。
[001引優(yōu)選地，所述S2中非極性溶劑的用量與分散液的體積比為6:1。
[0016] 優(yōu)選地，所述S2中預(yù)乳化攬拌速度為300rmp~700rmp，乳化時(shí)間為^化。
[0017] 更優(yōu)選地，所述S2中預(yù)乳化攬拌速度為400rmp，乳化時(shí)間為地。
[001引優(yōu)選地，所述S3中非極性溶劑與交聯(lián)劑的用量的質(zhì)量體積比為150:1。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明制備方法制備得到的超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球具有比表 面積大，吸附效果好并可再生的特點(diǎn)。
[0020] 本發(fā)明因超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽帶有co〇-、nr3+、s〇32-、oh等親水基團(tuán)，并 具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)，有利于污染物進(jìn)入絮體，脫色性能好，同時(shí)，制備成微球，因 其納米微球的比表面積大，結(jié)構(gòu)中含N基團(tuán)的配位能力強(qiáng)，使其吸附效果和對(duì)污染水中的重 金屬離子的去除能力更好，且制備過程簡(jiǎn)單，無污染，可再生。
[0021] 優(yōu)選地，所述S2中非極性溶劑包括液體石蠟、環(huán)已燒、苯、甲苯、二甲苯或乙苯中的 一種或多種。
[0022] 優(yōu)選地，所述S2中乳化劑包括卵憐脂、Poloxamer系列非離子表面活性劑、吐溫系 列表面活性劑或司盤系列表面活性劑。
[0023] 優(yōu)選地，所述Poloxamer系列非離子表面活性劑包括F -68、F -88、F -98、F - 108 或 F-127; 所述吐溫系列表面活性劑包括Tween20、Tween40、Tween60、Tween61、Tween65、 TweenSO、 TweenSl或Tween85; 所述司盤系列表面活性劑包括Span20、Span40、Span60、Span65、SpanSO或Span85。
[0024] 優(yōu)選地，所述S3中交聯(lián)劑包括乙二醒、下二醒、2,7-二甲基-3-甲酯基-辛二醒。
[0025] 本發(fā)明W超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽溶液為基體樹脂，通過選擇合適的乳化 劑和交聯(lián)劑，并控制溶解所述殼聚糖季錠鹽的醋酸濃度、油水比例、攬拌速度、乳化時(shí)間、交 聯(lián)劑用量和交聯(lián)時(shí)間，制備具有較大比表面的超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球。利用 改性后的超支化聚酷胺結(jié)構(gòu)單元支化點(diǎn)之間較大的空間和季錠鹽中較多的季胺陽離子，使 之對(duì)懸浮體系的懸浮物具有更強(qiáng)的捕集與促沉作用。同時(shí)，通過改性的超支化聚酷胺，引入 具有一定配位能力的含N基團(tuán)等，從而對(duì)重金屬有更好的配位能力并制備成比表面積較大 的微球，W期達(dá)到更好的吸附去除污染水中的重金屬離子及有機(jī)物的目的。
[0026] 本發(fā)明提供的超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球，相對(duì)于傳統(tǒng)的無機(jī)和有機(jī)絮 凝劑而言，殼聚糖絮凝劑不僅具有用量小、產(chǎn)泥量少、不易受pH值及溫度的影響、沉降速度 快和污泥易于脫水等無機(jī)絮凝劑不具有的特點(diǎn)，而且超支化聚酷胺改性殼聚糖可帶C0CT、 NR3+、S0戶、0H等親水基團(tuán)，并具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)，有利于污染物進(jìn)入絮體，脫色性 能好。而將超支化聚酷胺改性殼聚糖制成納米粒，形成納米殼聚糖微球，因其比表面積大， 相對(duì)于普通殼聚糖微球，有更好的吸附效果和反應(yīng)能力。并且，殼聚糖來源十分豐富，應(yīng)用 前景好。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果： 本發(fā)明的廢水處理用超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球，具有比表面積大，吸附效 果好，將所述微球應(yīng)用于甲基澄廢水的處理中，最終染料去除率可達(dá)99. 67%，所述微球可 再生，且制備過程簡(jiǎn)單，無污染。
[002引【附圖說明】： 圖1是不同濃度下的超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球的SEM圖。
[0029] 圖2是不同油水比制備的超支化聚酷胺改性殼聚糖季錠鹽微球的SEM圖。
[0030] 圖3是不同轉(zhuǎn)速下制備的超支化聚酷胺改性殼聚