一種高效多功能緩釋絮凝劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及功能高分子復合材料領域，具體地指一種高效多功能緩釋絮凝劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]采用凝聚劑和絮凝劑處理污水是水處理過程常用的手段，如果能夠開發(fā)利用多功能、高效、無毒、價廉的天然高分子及其經(jīng)過改性的絮凝劑，就可以被廣泛應用于污水凈水處理領域。
[0003]殼聚糖就是一種天然高分子多糖，易生物降解，本身或中間降解產(chǎn)物對人體無毒，其化學性質(zhì)主要體現(xiàn)在其分子中的羥基和氨基容易進行化學改性，可引入許多官能團；還有另一種重要性質(zhì)是具有極強的吸附和螯合能力，也即殼聚糖分子中的羥基和氨基可以與離子進行螯合作用，是一種良好的陽離子絮凝劑，可以與金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，還可以凝集溶液中帶負電荷的懸濁物和有機物形成大塊絮凝團沉降，如:蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、脂肪酸和鹵素等。
[0004]聚丙稀酸鈉屬聚酸類陰離子高分子，相對小分子質(zhì)量的為液態(tài)，相對大分子質(zhì)量的常為固態(tài)，溶于水形成極粘稠的透明液體，自身帶有負電荷，可促使帶正電荷懸濁粒子凝聚。聚丙烯酸鈉有強烈的絮凝作用而且無毒；對懸浮于水中的細微粒產(chǎn)生非離子性吸附，使粒子之間產(chǎn)生交聯(lián)；對具有金屬氫氧化物這類正電荷的膠體粒子更顯示出其優(yōu)良性能。
[0005]前述兩種高分子材料都有反應活性，生物可降解性，具有絮凝吸附機能，在分別獨立用于或者同時應用于水處理凈化時存在著反應速度不可控，反應生成物不可分離的問題，而且使用時需要特定投加設備與管道連接，投置于靜態(tài)水池、水罐，不便于后續(xù)處理過程的安排。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術】的不足，提供一種具有優(yōu)異的吸附性、生物相容性、可降解性、安全性、緩釋性的高效多功能緩釋絮凝劑及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的技術方案為:一種高效多功能緩釋絮凝劑，其特征在于，所述絮凝劑由聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物、聚乙烯醇、水組成，其中聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物中所用原料聚丙烯酸鈉、殼聚糖與聚乙烯醇、水質(zhì)量百分數(shù)之和為100%，各組分含按質(zhì)量百分數(shù)分別為1-4%聚乙烯醇、0.1-1%聚丙烯酸鈉、10-12%殼聚糖，余量為水；
[0008]所述絮凝劑由:聚丙烯酸鈉與殼聚糖制成聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物；聚乙烯醇與水攪拌溶解得到聚乙烯醇膠體；聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物分散在聚乙烯醇膠體中得到。
[0009]優(yōu)選的，所述聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物由:殼聚糖溶解到稀乙酸溶液中，充分攪拌得到殼聚糖溶液，將聚丙烯酸鈉溶解到水中，攪拌得到聚丙烯酸鈉溶液，將殼聚糖溶液在600C的情況下加入初期引發(fā)劑并通入氮氣30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸鈉溶液，加入后期引發(fā)劑和交聯(lián)劑的混合水溶液，65-80°C下反應5-6h，經(jīng)過冷卻出料過濾清洗后得到。
[0010]優(yōu)選的，所述聚乙烯醇膠體由醇解度為78-81的聚乙烯醇在水中浸泡24-36h后加熱至90°C，充分攪拌溶解得到。
[0011]本發(fā)明還提供一種高效多功能緩釋絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟為:
[0012]a.將殼聚糖溶解到稀乙酸溶液中，充分攪拌得到殼聚糖溶液，將聚丙烯酸鈉溶解到水中，攪拌得到聚丙烯酸鈉溶液，將殼聚糖溶液在60°C的情況下加入初期引發(fā)劑并通入氮氣30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸鈉溶液，加入后期引發(fā)劑和交聯(lián)劑的混合水溶液，65-80°C下反應5-6h，經(jīng)過冷卻出料過濾清洗得到聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物。
[0013]b.醇解度為78-81的聚乙烯醇在水中浸泡24-36h后加熱至90°C，充分攪拌溶解形成聚乙烯醇膠體；
[0014]c.將聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物預熱熔化后加入聚乙烯醇膠體中，攪拌均勻取出鑄模得到顆粒狀產(chǎn)物，顆粒狀產(chǎn)物經(jīng)過冷凍干燥后得到絮凝劑。
[0015]優(yōu)選的，其中步驟a中聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物所用原料聚丙烯酸鈉、殼聚糖與步驟c中聚乙烯醇、溶解聚乙烯醇使用的水質(zhì)量百分數(shù)之和為100%，各組分含按質(zhì)量百分數(shù)分別為1-4%聚乙烯醇、0.1-1%聚丙烯酸鈉、10-12%殼聚糖，余量為水。
[0016]優(yōu)選的，所述初期引發(fā)劑為質(zhì)量濃度為0.65-0.8%的過硫酸鉀溶液，過硫酸鉀溶液用量為殼聚糖溶液質(zhì)量的2.5-3%。
[0017]優(yōu)選的，所述后期引發(fā)劑與交聯(lián)劑的混合水溶液為質(zhì)量濃度分別0.8-1%亞硫酸氫鈉和0.1-0.16%亞甲基雙丙烯酰胺的混合水溶液。
[0018]進一步的，后期引發(fā)劑與交聯(lián)劑的混合水溶液用量為殼聚糖溶液質(zhì)量與聚丙烯酸鈉溶液質(zhì)量和的2-4%。
[0019]優(yōu)選的，稀乙酸溶液濃度為0.2-0.4mol/Lo
[0020]優(yōu)選的，步驟c中將聚丙烯酸鈉與殼聚糖混合物預熱至70_90°C。
[0021]聚丙烯酸鈉屬聚酸類陰離子高分子，具有可溶性和可熔性，具有可促使帶正電荷懸濁粒凝結(jié)和活性吸附機能和分散作用。殼聚糖是一種天然高分子聚合物，具有可溶性和可熔性和可自然降解性，具有可選擇性吸附重金屬的作用，聚乙烯醇是一種高分子聚合物，具有可溶性和可熔性和可自然降解性，具有選用不用聚合度醇解度的產(chǎn)品規(guī)格就可以獲得在不同溫度下的溶解度不同的特性，以此特性被選作聚丙烯酸鈉和殼聚糖的載體。
[0022]本發(fā)明中，聚丙烯酸鈉和殼聚糖各自交聯(lián)、相互穿透而形成互穿聚合物網(wǎng)的共混物，分散在聚乙烯醇膠體中，利用聚乙烯醇的緩釋性逐步溶解進行絮凝，控制絮凝速率，避免了聚丙烯酸鈉和殼聚糖單獨作用時前期絮凝速率過大而后期已經(jīng)反應完全無法繼續(xù)發(fā)生作用。本發(fā)明的高效多功能緩釋絮凝劑具有生物活性，可溶性和可熔性，生物降解性，可控緩釋凝聚性吸附性，對環(huán)境友好無毒無害。在水處理污水凈化領域具有實際的應用前景。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明絮凝劑制備流程圖
[0024]圖2為本發(fā)明絮凝劑對濁度和COD的絮凝效果圖
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0026]實施例1
[0027]高效多功能緩釋絮凝劑的制備方法，步驟為:
[0028]a.將Ig殼聚糖溶解到60ml濃度為0.25mol/L稀乙酸溶液中，充分攪拌至完全溶解得到殼聚糖溶液，將4g聚丙烯酸鈉溶解到240ml水中，攪拌得到聚丙烯酸鈉溶液，將殼聚糖溶液在60°C的情況下加入質(zhì)量濃度0.65%過硫酸鉀溶液，用量為殼聚糖溶液質(zhì)量的2.5%，并通入氮氣30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸鈉溶液，加入含有質(zhì)量濃度分別為0.8%亞硫酸氫鈉和0.1 %亞甲基雙丙烯酰胺混合水溶液，亞硫酸氫鈉和亞甲基雙丙烯酰胺的混合水溶液使用量為殼聚糖溶液質(zhì)量與聚丙烯酸鈉溶液質(zhì)量和的2%，60°C下反應5-6h，經(jīng)過冷卻出料過濾清洗得到聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物；
[0029]b.醇解度為78-81的1g聚乙烯醇在85g水中浸泡24_36h后加熱至90°C，充分攪拌溶解形成聚乙烯醇膠體；
[0030]c.將聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物預熱熔化后加入聚乙烯醇膠體中，攪拌均勻取出鑄模得到顆粒狀產(chǎn)物，顆粒狀產(chǎn)物經(jīng)過冷凍干燥后得到絮凝劑。
[0031]圖1所示為本發(fā)明絮凝劑制備流程圖，對本實施例高效多功能緩釋絮凝劑最終產(chǎn)品進行效果測試，以去除污水的COD和濁度為例，其效率分別為62%和95%。
[0032]實施例2
[0033]高效多功能緩釋絮凝劑的制備方法，步驟為:
[0034]a.將0.1g殼聚糖溶解到60ml濃度為0.2mol/L稀乙酸溶液中，充分攪拌至完全溶解得到殼聚糖溶液，將Ig聚丙烯酸鈉溶解到240ml水中，攪拌得到聚丙烯酸鈉溶液，將殼聚糖溶液在60°C的情況下加入質(zhì)量濃度0.8%過硫酸鉀溶液，用量為殼聚糖溶液質(zhì)量的3%，并通入氮氣30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸鈉溶液，加入含有質(zhì)量濃度分別為1%亞硫酸氫鈉和0.16%亞甲基雙丙烯酰胺的混合水溶液，亞硫酸氫鈉和亞甲基雙丙烯酰胺的混合水溶液使用量為殼聚糖溶液質(zhì)量與聚丙烯酸鈉溶液質(zhì)量和的4%，85°C下反應5-6h，經(jīng)過冷卻出料過濾清洗得到聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物；
[0035]b.醇解度為78-81的12g聚乙烯醇在86.9g水中浸泡24_36h后加熱至70°C，充分攪拌溶解形成聚乙烯醇膠體；
[0036]c.將聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物預熱熔化后加入聚乙烯醇膠體中，攪拌均勻取出鑄模得到顆粒狀產(chǎn)物，顆粒狀產(chǎn)物經(jīng)過冷凍干燥后得到絮凝劑。
[0037]圖1所示為本發(fā)明絮凝劑制備流程圖，對本實施例高效多功能緩釋絮凝劑最終產(chǎn)品進行效果測試，以去除污水的COD和濁度為例，其效率分別為80%和85%。
[0038]實施例3
[0039]高效多功能緩釋絮凝劑的制備方法，步驟為:
[0040]a.將0.5g殼聚糖溶解到60ml濃度為0.4mol/L稀乙酸溶液中，充分攪拌至完全溶解得到殼聚糖溶液，將3g聚丙烯酸鈉溶解到240ml水中，攪拌得到聚丙烯酸鈉溶液，將殼聚糖溶液在60°C的情況下加入質(zhì)量濃度0.7%過硫酸鉀溶液，用量為殼聚糖溶液質(zhì)量的2.8%，并通入氮氣30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸鈉溶液，加入含有質(zhì)量濃度分別為0.9%亞硫酸氫鈉和0.12%亞甲基雙丙烯酰胺混合水溶液，亞硫酸氫鈉和亞甲基雙丙烯酰胺的混合水溶液使用量為殼聚糖溶液質(zhì)量與聚丙烯酸鈉溶液質(zhì)量和的3%，60°C下反應5-6h，經(jīng)過冷卻出料過濾清洗得到聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物；
[0041]b.醇解度為78-81的Ilg聚乙烯醇在85.5g水中浸泡24_36h后加熱至90°C，充分攪拌溶解形成聚乙烯醇膠體；
[0042]c.將聚丙烯酸鈉/殼聚糖共混物預熱熔化后加入聚乙烯醇膠體中，攪拌均勻取出鑄模得到顆粒狀產(chǎn)物，顆粒狀產(chǎn)物經(jīng)過冷凍干燥后得到絮凝劑。
[0043]圖1所示為本發(fā)明絮凝劑制備流程圖，對本實施例高效多功能緩釋絮凝劑最終產(chǎn)品進行效果測試，以去除污水的COD和濁度為例，其效率分別為75%和90%。
[0044]實施例4
[0045]高效多功能緩釋絮凝劑的制備方法，步驟為:
[0046]a.將0.2g殼聚糖溶解到60ml濃度為0.3mol/L稀乙酸溶液中，充分攪拌至完全溶解得到殼聚糖溶液，將2g聚丙烯酸鈉溶解到240ml水中，攪拌得到聚丙烯酸鈉溶液，將殼聚糖溶液在60°C的情況下加入質(zhì)量分數(shù)為0.75%過硫酸鉀溶液，用量為殼聚糖溶液質(zhì)量的2.5%，并通入氮氣30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸鈉溶液，加入含有質(zhì)量濃度分別為I %亞硫酸氫鈉和0.14%亞甲基雙