[發明專利]接枝型兩性殼聚糖絮凝劑的制備方法

有效

• 申請號: 201010223727.8
• 申請日: 2010-07-12
• 公開（公告）號: CN101880356A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 楊琥;尚亞波;楊朕;陳愛民;盧耀柏;蔣玉祥;張文軒;顧煒;程镕時;錢曉志
• 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;C08F220/56;C08B37/08;C02F1/56
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 周靜

技術領域

本發明涉及一種接枝型兩性殼聚糖絮凝劑的制備方法。

背景技術

近年來，經濟飛速發展，工業開發迅猛，水源污染日趨嚴重；而水是人類生存的基本需求。飲用水的安全保障工作早已引起國家高度重視。2007年7月1日，國家新修訂的《生活飲用水衛生標準》(GB?5749-2006)正式施行，結束了延續21年之久的老標準(GB?5749-1985)。新標準規定的指標由原來的35項大幅增加到106項，部分指標的限值也更加嚴格。此外，2008年6月25日，國家又發布了11項包括制漿造紙、電鍍、發酵等在內的新的更為嚴格的行業排放標準。這對于保障人民的飲水健康、提升人民生活質量具有重要現實意義。

其中絮凝是水處理的第一步，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，也是絮凝法水處理技術的關鍵和核心基礎。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、價格相對低廉等優點，仍然是現行水處理最為常用的絮凝劑。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，引起水體金屬離子含量增高，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。相對于老標準，在新標準中對鋁離子和鐵離子的殘留量均已有了明確規定。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。

天然高分子是自然界中動、植物以及微生物資源中的大分子，如：甲殼素、淀粉、纖維素以及海藻酸等，它們在被廢棄后很容易分解成水、二氧化碳等，且來源廣、無毒性，是環境友好材料。此外，更為值得一提的是，天然高分子材料是完全脫離石油資源的一類可再生資源，可以說是取之不盡用之不竭。正是由于天然高分子材料具有上述的優異性能，其目前在生物、醫藥及食品加工等諸多領域中已有著廣泛的應用。此外，天然高分子由于分子鏈上分布著大量的游離羥基、胺基等活性基團，具有良好的絮凝作用。事實上，天然高分子早在遠古時代就已被用作凈水劑，近代由于無機絮凝劑和合成高分子絮凝劑的快速發展，天然高分子絮凝劑的研究進入停滯期。近年來，隨著環境污染的日趨嚴重，天然高分子材料由于其環保特點，而重新成為當前水處理劑研發的熱點之一，并已被視為可作為現行使用無機絮凝劑的最佳替代材料之一。自20世紀70年代以來，日本、美國、英國、法國等國家在廢水處理中都開始使用天然高分子絮凝劑。我國天然高分子資源極為豐富，但相對而言，這方面的研究還較少，且多數停留在實驗室研究階段，實際應用還不多?，F今，我國政府對飲用水質量高度重視，并公布實施了新的飲用水衛生標準和行業排放標準，這無疑為天然高分子絮凝劑的進一步發展提供了良好契機。

式1

其中，殼聚糖是性能最為優越的天然高分子材料之一。殼聚糖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，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，人們采用化學改性的方法進行性能改善。其中兩性型殼聚糖，相較于其它改性殼聚糖材料(如：陰離子型，陽離子型等)，不僅水溶性得到大幅提高，且由于兼有陰、陽離子基團的雙重特點，適于處理帶有不同電荷的水體，具有良好的抗鹽性能；而且其適用范圍也廣，酸性介質、堿性介質中均可使用。此外，兩性型殼聚糖還具有良好的絡合作用，能與水中的過渡金屬離子、陰/陽離子電解質、腐殖酸類物質，以及表面活性劑等產生絡合作用，還能實現對水溶性有機污染物的脫除，這樣兩性型殼聚糖絮凝劑就兼具有絮凝、金屬離子吸附及水溶性有機物脫除等諸多功能，極具應用前景。另外，從高分子絮凝劑絮凝作用中黏結架橋機理出發，接枝引入其它高分子鏈，特別是水溶性高分子，不僅可提高高分子分子量，增強黏結架橋絮凝作用，還進一步提高殼聚糖的水溶性。

發明內容

本發明的目的是提供一種接枝型兩性殼聚糖絮凝劑的制備方法，所得絮凝劑絮凝效果好。

式2

所述接枝型兩性殼聚糖絮凝劑的制備方法包括以下步驟：羧甲基殼聚糖與聚丙烯酰胺進行接枝共聚反應，得到接枝型兩性殼聚糖絮凝劑，