一種用于去除工業(yè)廢水中重金屬離子的預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑及其制備方法。該絮凝劑及其制備方法，其特征在于，它是以預(yù)糊化淀粉和殼聚糖為原料，以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，在pH為9的條件下，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(2-5)∶1，反應(yīng)溫度為30-60℃，反應(yīng)時間為8h，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預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑具有高效、價廉、能去除重金屬離子、環(huán)境友好的特點(diǎn)，針對不同的污水，與常規(guī)絮凝劑相比，在較少的使用量下，能使廢水重金屬脫除率達(dá)到90％。
【專利說明】—種用于去除工業(yè)廢水中重金屬離子的預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用去除重金屬離子的絮凝劑及其制備方法，具體涉及一種用于處理印染廢水中金屬離子的預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝接枝共聚物絮凝劑，屬于水處理絮凝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]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，通過混凝固體的碰撞，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。但無機(jī)絮凝劑均有色度去除效率低，容易有金屬殘留危害人體健康等缺陷。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，容易受到水中共存離子、PH值及溫度的影響，而且價格較貴等問題。而且，無論無機(jī)絮凝劑還是有機(jī)絮凝劑都對印染廢水中的Cr2+，Pb2+，Hg2+等重金屬離子的去除效率都比較低。
[0003]殼聚糖又稱殼多糖、甲殼糖，是一種天然高分子直鏈多糖，是甲殼素在堿性條件下水解并脫去部分乙?；笊傻难苌铩＜讱に厥亲匀唤缰袃α績H次于纖維素的第二大有機(jī)資源，來源十分豐富。殼聚糖可以借助氫鍵和離子鍵形成類似籠狀的分子，對重金屬離子具有較強(qiáng)的吸附能力。但是，殼聚糖在作為絮凝劑使用時，PH值適用范圍較窄，常溫下溶解度較低，絮凝性能相對較弱 。
[0004]淀粉是綠色植物將二氧化碳和水經(jīng)光合作用合成的天然植物多糖；淀粉作為一種天然高分子不但具有價格便宜、可再生、來源廣及可完全被生物降解的優(yōu)點(diǎn)，而且還有無毒、分子量分布廣及活性基團(tuán)多等優(yōu)點(diǎn)。對淀粉及其衍生物通過化學(xué)處理，可以增強(qiáng)其對懸浮體系中顆粒物的捕捉與絮凝作用。淀粉的預(yù)糊化，是指淀粉粒在適當(dāng)溫度下在水中溶脹、分裂、形成均勻糊狀溶液的作用。糊化作用是為了將淀粉粒中有序及無序(晶質(zhì)與非晶質(zhì))態(tài)的淀粉分子之間的氫鍵斷開，分散在水中成為膠體溶液，充分利用其長鏈結(jié)構(gòu)、柔性結(jié)構(gòu)及剛性結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)淀粉顆粒的反應(yīng)性和溶解性。
[0005]隨著我國環(huán)境壓力日益巨大，國家對工業(yè)污水的排放制定了越來越嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)，印染廢水中的重金屬殘留問題急需一種高效并且廉價的方法得以解決。淀粉和殼聚糖均為天然高分子材料，其具有來源廣泛，價格低廉，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二者進(jìn)行處理后使用，使其添加相應(yīng)的基團(tuán)，達(dá)到去除重金屬污染物的功能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種由具有高效、價廉、環(huán)境友好的預(yù)糊化淀粉和殼聚糖共聚絮凝劑的制備方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]該預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑是以預(yù)糊化淀粉和殼聚糖為原料，硝酸鈰銨為引發(fā)劑，在堿性條件下，合成預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝接枝共聚物，并用紅外光譜對聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。
[0009]本發(fā)明涉及如下方面:
[0010]1.一種預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑的制備方法，其特征在于，它是以預(yù)糊化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，合成預(yù)糊化淀粉/殼聚糖接枝共聚物絮凝劑。
[0011]2.項(xiàng)I所述預(yù)糊化淀粉的制備方法，其特征在于，淀粉粒在溫度為105-150°c、高壓蒸汽壓力為20-100個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，通過連續(xù)式噴射蒸煮器，用高壓蒸汽同淀粉乳混合使之糊化。
[0012]3.項(xiàng)I所述預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑制備方法，其特征在于，在上述合成步驟中，在PH值為9，預(yù)糊化淀粉與殼聚糖的質(zhì)量比為(2-5): 1，反應(yīng)溫度為30-60°C，反應(yīng)時間為8h，引發(fā)劑用量占體系總質(zhì)量的0.1-1%。
[0013]4.項(xiàng)I和2所述的淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑，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。
[0014]5.上述項(xiàng)所述預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑，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> 70%。
[0015]針對不同的使用環(huán)境，選用不同的預(yù)糊化淀粉與殼聚糖接枝共聚。由于預(yù)糊化淀粉上具有很好的分散性和大量的羥基，而殼聚糖分子鏈上具有大量的伯氨基，所以預(yù)糊化淀粉和殼聚糖可以通過正負(fù)電荷吸引形成接枝共聚物。并且，經(jīng)過改性后的淀粉-殼聚糖接枝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。
[0016]預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝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，不會造成二次污染。
[0017]經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，預(yù)糊化淀粉與殼聚糖在質(zhì)量比為2: 1，反應(yīng)溫度為60°C，引發(fā)劑硝酸鈰銨質(zhì)量占整個體系質(zhì)量0.5%，反應(yīng)時間為8小時時，接枝共聚物絮凝劑使普通工業(yè)廢水重金屬離子脫除率可達(dá)到90%以上，為最佳反應(yīng)條件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制。
[0019]本實(shí)施例所指“預(yù)糊化淀粉”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，通過通過噴射蒸煮器等手段進(jìn)行預(yù)糊化，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。
[0020]實(shí)施例一，預(yù)糊化淀粉:殼聚糖質(zhì)量比為2: 1，在60°C下，反應(yīng)8h引發(fā)劑硝酸鈰銨用量占總質(zhì)量的0.1 %時，制備生成，烘干碾碎至200目備用。通過對IL染料含量為Ig/L的常規(guī)紡織印染廢水脫色達(dá)到50%重金屬去除率所投加質(zhì)量的情況見表1。
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑的制備方法，其特征在于，它是以預(yù)糊化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，合成預(yù)糊化淀粉/殼聚糖接枝共聚物絮凝劑。
2.項(xiàng)I所述預(yù)糊化淀粉的制備方法，其特征在于，分析純淀粉粒在溫度為105-150°C、高壓蒸汽壓力為20-100個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，通過連續(xù)式噴射蒸煮器，用高壓蒸汽同淀粉乳混合使之糊化。
3.項(xiàng)I所述預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑制備方法，其特征在于，在上述合成步驟中，預(yù)糊化淀粉與殼聚糖的質(zhì)量比為(2-5): 1，反應(yīng)溫度為30-60°C，反應(yīng)時間為8h，引發(fā)劑用量占體系總質(zhì)量的0.1-1%。
4.項(xiàng)I和項(xiàng)3所述的淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑，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)所述預(yù)糊化淀粉-殼聚糖接枝共聚物絮凝劑，其中所述殼聚糖為化學(xué)改性脫乙酰基殼多糖，其PH值為3~5 (水中濃度I % )，脫乙酰度> 70%。
【文檔編號】C02F1/56GK103570112SQ201210271453
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日
【發(fā)明者】郭世平, 喻小平, 徐晶晶 申請人:湖北川東環(huán)保能源開發(fā)有限公司