[發明專利]一種化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑及其制法

有效

• 申請號: 201310351096.1
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103387279A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 楊琥;楊朕;李海江;嚴涵;蔡濤;李愛民
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C08F251/00;C08B37/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

技術領域

本發明涉及一種化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑。

背景技術

水是人類生存的基本需求。然而，伴隨近年來工業的迅猛發展，水污染問題成為當前人類面臨的最大環境問題之一。僅就我國水資源形勢來看，我國七大水系、主要湖泊、近海岸海域及部分地區地下水均遭受嚴重污染，流經城市的水質90%不符合飲用水源標準。水污染降低了水體的使用功能，加劇了水資源短缺，對我國可持續發展戰略的實施帶來了極大的負面影響，保護水資源已迫在眉睫。幸而，水源的安全保障工作早已引起黨中央、國務院的高度重視，新修訂的《中華人民共和國水污染防治法》于2008年6月1日正式實施，對防治水污染，保護和改善環境，保障飲用水安全起到巨大的促進作用。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，新標準的施行也同樣面臨著機遇和挑戰。

為了解決水污染問題，一系列包括絮凝、吸附、氧化、過濾、消毒等在內的水處理凈化技術和工序發展迅速。其中，絮凝常作為水處理中的第一步，也是最為關鍵的一步工序。在此工序中，絮凝劑的選擇直接決定了絮凝效果的優劣。就目前而言，無機絮凝劑（以鋁鹽和鐵鹽為主）和合成高分子絮凝劑（以聚丙烯酰胺為主），因具有效果好、價格相對低廉等優勢，是現行水處理最常用的兩類絮凝劑材料。然而，使用這兩類絮凝劑時，都不可避免的存在二次污染的可能：（1）無機絮凝劑中微量的金屬離子殘留在水體中，如果人們長期飲用這種水，必定會對健康造成損害。在2007年國家新頒布的《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中，對鋁離子和鐵離子的殘留量均已有了明確的規定。（2）合成有機高分子絮凝劑盡管本身沒有毒性，但其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，水處理工藝中應慎重使用無機和合成高分子絮凝劑來凈化水體。

近年來，由于天然高分子具有來源廣、無毒性、可再生以及環境友好等特點，而備受關注。此外，天然高分子因其分子鏈上分布著大量的游離的活性基團，而具有良好的絮凝作用。事實上，在古代，人們已經開始使用天然高分子作凈水劑。而在近代，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，更被譽為“21世紀綠色絮凝劑”。自20世紀70年代以來，發達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，實際應用更不多。現今，我國政府對飲用水質量高度重視，并公布實施了新的污染防治法、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。其結構如式1所示。殼聚糖前體為甲殼素，廣泛存在于蝦蟹等甲殼動物及昆蟲、藻類中，是世界上第二大產量天然高分子化合物。甲殼素脫乙酰后的產物為殼聚糖，因其分子鏈中含有反應性伯胺基團-NH₂，在酸性溶液中會表現出陽離子聚電解質的特性，顯示出良好的絮凝性能。但是，由于殼聚糖本身的溶解性較差、分子量相對較低、絮凝效果對pH敏感等缺點，其實際應用也受到了一定限制。針對這些缺點，通常采用化學改性的方法改善殼聚糖的性能。其中，化學鍵鏈接的接枝型兩性改性殼聚糖，特別是具有強陽離子基團特點的殼聚糖，相較于其它改性殼聚糖材料（如非接枝型、陽離子型、陰離子型等），具有以下更為顯著的優點：（1）水溶性大幅提高；（2）兼具陰、陽離子雙重特點，適用范圍更廣，抗鹽性、抗pH敏感性更佳；（3）絡合能力增強，能進一步脫除水體中的過渡金屬離子、陰/陽離子電解質、表面活性劑、腐植酸類物質等；（4）通過化學鍵鏈接而形成的接枝高分子鏈，既提高了高分子分子量，又增強了絮凝劑粘接架橋絮凝能力。因此，化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑極具應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑及其制法，所得絮凝劑絮凝效果好。

本發明的技術方案如下：

一種化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑，它是由兩性型羧甲基殼聚糖在酸性條件下通過接枝強陽離子單體共聚反應得到化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑，它有如下結構：

式1