[發明專利]復合絮凝劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200910176551.2
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN102020750A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 楊琥;尚亞波;盧耀柏;蔣玉祥;張文軒;秦祖群;程镕時;王廣智
• 申請（專利權）人: 南京大學;鎮江市自來水公司
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08B37/08;C02F1/56
• 代理公司: 北京市中聯創和知識產權代理有限公司 11364
• 代理人: 高龍鑫

技術領域

本發明屬于絮凝劑技術領域，涉及一種復合絮凝劑及其制備方法，特別是涉及一種殼聚糖-水解聚丙烯酰胺復合絮凝劑及其制備方法。

背景技術

近年來隨著工業的迅猛發展，水體污染問題日益突出，同時，人們物質生活水平的不斷提高對水質也提出了更高的要求。水源的安全保障工作早已引起各國政府環境保護部門的高度重視，并采取了包括立法在內的一系列強有力的保障措施。

然而，就目前的水源污染形勢、水凈化處理手段等現實狀況看，依然面臨著機遇和挑戰。因此，有效控制制漿造紙、電鍍、發酵等行業的排放標準，對于保護環境、保障人民的飲水健康以及提升人民生活質量具有重要現實意義。

絮凝是一般水處理的第一步，也是最為關鍵的工序之一，而絮凝劑的選擇直接決定了絮凝效果的好壞，以及是否能最大范圍地去除水體中所含的不同雜質。就目前而言，由于無機絮凝劑材料(以鋁鹽和鐵鹽為主)，具有絮凝效果好、價格相對低廉等優勢，仍然是現行水處理最常用的絮凝劑。但在這類絮凝劑的使用中，必然會使得微量的鋁離子或鐵離子殘留在水體中，引起水體鋁離子或鐵離子含量增高，如果人們長期飲用這種水，必定會損害健康，如：鋁離子在人體中沉積會引起老年癡呆癥等。此外，合成有機高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺等，其效果優于無機絮凝劑，且用量少，但售價較高，而且盡管高聚物本身沒有毒性，但其所包含在高聚物內部沒有參加反應的單體，如丙烯酰胺等卻具有很大的毒性。因此，現在普遍認為，自來水廠應慎重使用鋁鹽和聚丙烯酰胺來凈化水體。

近年來，由于天然高分子具有來源廣、無毒性以及環境友好等特點，而備受關注。其中殼聚糖是性能最為優異的天然高分子材料之一。殼聚糖其前體甲殼素廣泛存在于蝦蟹等甲殼動物及昆蟲、藻類中，其結構如式1所示。

式1

甲殼素是世界上僅次于纖維素的第二大類天然高分子化合物。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基產物，分子鏈中含有反應性基團-NH₂、-OH，在酸性溶液中會表現出陽離子聚電解質的性質，顯示出良好的絮凝性能。但是殼聚糖在實際應用中也存在著許多不足之處，如：化學性質不活潑、溶解性差、分子量相對較低以及絮凝效果對pH敏感等等。針對這些缺點，人們常采用殼聚糖與其它絮凝劑材料，如：聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、水解聚丙烯酰胺等，復配使用的方法來提高其實際水處理能力。但是由于殼聚糖與上述其它絮凝劑材料不能以化學鍵鏈接，其實際應用效果提高有限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合絮凝劑及其制備方法，該復合絮凝劑為殼聚糖-水解聚丙烯酰胺復合絮凝劑，并且殼聚糖與水解聚丙烯酰胺通過化學鍵鏈接，有效改善了殼聚糖的水溶性。針對制漿造紙、電鍍、發酵等行業的排放污染，利用本發明提供的殼聚糖-水解聚丙烯酰胺復合絮凝劑能夠有效去除水體中所含的不同雜質，同時也可以利用該殼聚糖-水解聚丙烯酰胺復合絮凝劑對飲用水進行凈化處理。

本發明的上述目的是這樣實現的：

一種復合絮凝劑的制備方法，該復合絮凝劑為殼聚糖-水解聚丙烯酰胺復合絮凝劑，其特征是包含下列步驟：

步驟1，將殼聚糖溶解在酸性水溶液中，配制成含殼聚糖的溶液，使殼聚糖充分溶解；

步驟2，在步驟1得到的殼聚糖溶液中加入硝酸鈰銨或過硫酸銨引發劑，再加入丙烯酰胺，在45～65℃的溫度條件下反應1～4小時，制備得到殼聚糖接枝聚丙烯酰胺材料；

步驟3，在步驟2得到的殼聚糖接枝聚丙烯酰胺溶液中，加入異丙醇，再加入NaOH水溶液，在55～80℃的溫度條件下反應0.5～4小時，制備得到殼聚糖-水解聚丙烯酰胺復合絮凝劑。

本發明所述的復合絮凝劑的制備方法，其特征是上述步驟1中使用的酸性水溶液可以是醋酸、鹽酸或硫酸等酸性水溶液，酸的質量百分濃度最好控制在0.1～1％，以便配制成含殼聚糖的質量百分濃度為1～3％的溶液。

本發明所述的復合絮凝劑的制備方法，其特征是上述步驟2中硝酸鈰銨或過硫酸銨引發劑的加入量可以是殼聚糖單元摩爾數的1.5～4％，使用的丙烯酰胺的加入量為：丙烯酰胺與殼聚糖的質量比最好控制在1∶1～8∶1。

本發明所述的復合絮凝劑的制備方法，其特征是上述步驟3中異丙醇的加入量可以是原溶液體積50～200％，使用的NaOH水溶液其重量百分濃度最好為10～50％，加入量可以是原溶液體積5～50％。

本發明還公開了一種復合絮凝劑，該復合絮凝劑為殼聚糖-水解聚丙烯酰胺復合絮凝劑，其是由本發明所提供的制備方法制得。

在本發明的一個實施方案中，本發明所提供的制備方法化學反應式為：