專利名稱：一種改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑及其制備方法，屬于水處理絮凝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)常用的水處理絮凝劑主要分為無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩大類。無機(jī)絮凝劑主要是聚合氯化鋁、聚合氯化鐵為主的絮凝劑，其原理是，使其水解產(chǎn)物附聚、架橋絮凝形成可沉降的或可過濾的絮凝物，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。但含鐵絮凝劑將鐵離子帶入系統(tǒng)， 容易造成設(shè)備的腐蝕，而且處理后水中帶有微量鐵離子，具有一定的色度。含鋁絮凝劑處理相對(duì)要比鐵型絮凝劑處理效果略好，但鋁離子在水中的高殘留會(huì)導(dǎo)致二次污染，尤其是進(jìn)入人體可誘發(fā)老年癡呆，鋁性骨病、貧血癥等。因此無機(jī)絮凝劑固有缺點(diǎn)將其限制在有限的范圍內(nèi)。為了彌補(bǔ)無機(jī)絮凝劑的缺陷，有機(jī)高分子絮凝劑被廣泛地應(yīng)用和研究。有機(jī)絮凝劑是指能產(chǎn)生絮凝作用的天然的或人工合成的有機(jī)分子物質(zhì)，其主要為水溶性線型高分子物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)或多糖類化合物等，在水中大部分可電離，形成高分子電解質(zhì)。但是，在實(shí)際使用中，有機(jī)絮凝劑存在速溶性差，廢渣含水率高，有一定的殘存毒性，容易受到水中共存離子、PH值及溫度的影響，而且價(jià)格較貴等問題。淀粉和殼聚糖均為天然高分子材料，其具有來源廣泛，價(jià)格低廉，并且產(chǎn)物完全可被生物降解的特點(diǎn)，可在自然界中形成良性循環(huán)。而淀粉和殼聚糖都存在室溫下溶解度較低、絮凝性能差等不足，所以我們通常都要對(duì)二者進(jìn)行改性后使用。隨著我國環(huán)境壓力日益巨大，國家對(duì)工業(yè)污水的排放制定了越來越嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)，因而急需開發(fā)一種具有簡單易行、見效速度快、成本低等特點(diǎn)的環(huán)境友好絮凝劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種由具有高效、價(jià)廉、環(huán)境友好的改性淀粉和殼聚糖共聚絮凝劑的制備方法為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案該改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑是以改性淀粉和殼聚糖為原料，硝酸鈰銨為引發(fā)劑，在堿性條件下，合成改性淀粉-殼聚糖共聚物，并用紅外光譜對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。本發(fā)明涉及如下方面I. 一種改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑的制備方法，其特征在于。它是以改性淀粉和殼聚糖為原料，以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，在堿性條件下，合成改性淀粉/殼聚糖共聚物絮凝劑。2.項(xiàng)I所述改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑制備方法，其特征在于，在上述合成步驟中，改性淀粉與殼聚糖的質(zhì)量比為(1-4) 1，反應(yīng)溫度為45-90°C，反應(yīng)時(shí)間為12h，引發(fā)劑用量占體系總質(zhì)量的O. 1-1%。
3.項(xiàng)I和項(xiàng)2所述改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑制備方法，其特征在于，所述改性淀粉與殼聚糖質(zhì)量比為2 1，反應(yīng)溫度為75°C，反應(yīng)12h，引發(fā)劑硝酸鈰銨用量占總質(zhì)量的 O. 5%。4.項(xiàng)I和2所述的淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑，其特征在于，所選用淀粉天然淀粉，選自天然植物根部淀粉、塊莖淀粉、谷物淀粉、豆類淀粉或其混合物。5.上述項(xiàng)所述改性淀粉，其特征在于，并通過接枝共聚、交聯(lián)、醚化反應(yīng)、羥甲基化等手段進(jìn)行改性，尤其是非離子型、陽離子型、陰離子型或兩性型淀粉。6.上述項(xiàng)所述改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑，其中所述殼聚糖為化學(xué)改性脫乙?；鶜ざ嗵?，其PH值為3 5 (水中濃度I % )，脫乙酰度> 85%。7.制備改性淀粉A.非離子型改性淀粉的制備非離子型改性淀粉是由親水的、半剛性的淀粉大分子為骨架，與柔性的聚丙烯酰胺支鏈相配合形成的接枝共聚物，其在水中充分溶脹，有很大的分子空間體積和細(xì)長支鏈， 使其具有更大的絮凝能力、較強(qiáng)的適應(yīng)能力和穩(wěn)定性。B.陽離子型淀粉的制備陽離子改性淀粉是由胺類化合物與淀粉分子的羥基在堿催化作用下反應(yīng)生成的具有氨基的醚衍生物，使氮原子帶正電荷，對(duì)負(fù)電荷物質(zhì)具有更強(qiáng)的親和性。C.陰離子型淀粉的制備陰離子型淀粉是由環(huán)氧氯內(nèi)烷作交聯(lián)劑，氯乙酸作羧甲基化試劑，合成了交聯(lián)羧甲基復(fù)合改性淀粉，使其具有較好的對(duì)重金屬離子的結(jié)合性。D.兩性型淀粉的制備兩性淀粉是由陽離子和陰離子變性劑，或是用兩親離子，對(duì)淀粉進(jìn)行雙重變性處理所得，使其具有對(duì)含有正負(fù)電荷的微粒具有更好的結(jié)合性。8.改性淀粉與殼聚糖共聚反應(yīng)針對(duì)不同的使用環(huán)境，選用不同的改性淀粉與殼聚糖共聚。由于改性淀粉上具有大量的羥基，而殼聚糖分子鏈上具有大量的伯氨基，所以改性淀粉和殼聚糖可以通過正負(fù)電荷吸引形成聚電解質(zhì)。并且，經(jīng)過改性后的淀粉殼聚糖共聚物具有分子量分布廣，活性基團(tuán)多，結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn)。而且淀粉和殼聚糖都具有來源豐富，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，最重要的是兩種主要的原料均來自于天然，安全無毒。并可以完全生物降解，具有優(yōu)良的環(huán)境友好性。改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑正是符合高效、無毒、環(huán)保、適用性強(qiáng)等要求，適合復(fù)雜的工業(yè)廢水脫色和沉降。并且，該共聚絮凝劑具有優(yōu)良的環(huán)境友好性，可完全被生物降解，不會(huì)造成二次污染。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑使普通印染廢水脫色率和除濁率達(dá)到99%以上。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明本實(shí)施例所指“改性淀粉”是指天然淀粉，選自天然植物根部淀粉、塊莖淀粉、谷物淀粉、豆類淀粉或其混合物，通過接枝共聚、交聯(lián)、醚化反應(yīng)、羥甲基化等手段進(jìn)行改性，尤其是非離子型、陽離子型、陰離子型或兩性型淀粉。所指“殼聚糖”是利用脫乙?；瘹べ|(zhì)，如羧甲基殼聚糖。實(shí)施例一，以通過與丙烯酰胺接枝聚合制備的非離子改性淀粉殼聚糖質(zhì)量比為
2 1，在75°C下，反應(yīng)12h，引發(fā)劑引發(fā)劑硝酸鈰銨用量占總質(zhì)量的O. 5%時(shí)，制備生成，烘干碾碎至200目備用。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備染料廢水(IL)進(jìn)行絮凝試驗(yàn)，其色度均為1000 倍，脫色率達(dá)到90%所投加質(zhì)量的情況見表I。投加質(zhì)量的情況見(表I)
權(quán)利要求
1.一種改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑及其制備方法，其特征在于，它是以改性淀粉和殼聚糖為原料，以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，在堿性條件下，合成改性淀粉/殼聚糖共聚物絮凝劑。
2.權(quán)利要求I所述改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑制備方法，其特征在于，在上述合成步驟中，改性淀粉與殼聚糖的質(zhì)量比為(1-4) 1，反應(yīng)溫度為45-90°C，反應(yīng)時(shí)間為 12-16h，引發(fā)劑用量占體系總質(zhì)量的O. 1-1%。
3.權(quán)利要求2所述改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑制備方法，其特征在于，所述改性淀粉與殼聚糖質(zhì)量比為2 1，反應(yīng)溫度為75°C，反應(yīng)12h，引發(fā)劑硝酸鈰銨用量占總質(zhì)量的O.5%。
4.權(quán)利要求I或2所述的淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑，其特征在于，所選用淀粉天然淀粉，選自天然植物根部淀粉、塊莖淀粉、谷物淀粉、豆類淀粉或其混合< 物。
5.上述權(quán)利要求所述改性淀粉，其特征在于，并通過接枝共聚、交聯(lián)、醚化反應(yīng)、羥甲基化、磷酸化等手段進(jìn)行改性，尤其是非離子型、陽離子型、陰離子型或兩性型淀粉。
6.上述權(quán)利要求所述改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑，其中所述殼聚糖為化學(xué)改性脫乙?；鶜ざ嗵牵鋚H值為3. 5 5. 5 (水中濃度I % )，脫乙酰度> 80%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑及其制備方法。一種改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑及其制備方法，其特征在于，它是以改性淀粉和殼聚糖為原料，以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，在堿性條件下，合成改性淀粉/殼聚糖共聚物絮凝劑。在上述步驟中，改性淀粉與殼聚糖質(zhì)量比為(1-4)∶1，反應(yīng)溫度為45-90℃，反應(yīng)時(shí)間為12-16h，引發(fā)劑用量占體系總質(zhì)量的0.1-1％。采用上述方法制備的改性淀粉-殼聚糖共聚物絮凝劑具有高效、價(jià)廉、能去除重金屬離子、環(huán)境友好的特點(diǎn)，針對(duì)不同的污水，與常規(guī)絮凝劑相比，在較少的使用量下，能使廢水脫色率、除濁率、重金屬脫除率達(dá)到99％以上。
文檔編號(hào)C02F1/56GK102604116SQ20121005412
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者夏東升, 孫磊, 阮新潮, 龍學(xué)軍 申請人:武漢紡織大學(xué)