[發(fā)明專利]一種瓜爾膠?殼聚糖天然絮凝劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610054789.8
• 申請(qǐng)日: 2016-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN105502617B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍柱;趙昱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/56
• 分類號(hào): C02F1/56
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司23211
• 代理人: 耿曉岳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種瓜爾膠-殼聚糖天然絮凝劑及其制備方法，屬于天然高分子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

輕紡工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，然而隨著全球綠色環(huán)境概念日益加強(qiáng)的影響，輕工業(yè)帶來的大量液體廢棄物已經(jīng)影響到行業(yè)未來的發(fā)展。目前我國每年約有10億t印染廢水排入環(huán)境當(dāng)中，占據(jù)全國工業(yè)廢水統(tǒng)計(jì)排放量的第5位，而工業(yè)造紙廢水的排放量更是占到排放總量的1/6。紡織(印染)和造紙作為輕紡工業(yè)的兩個(gè)重要分支，其帶來的大量廢水問題已逐漸成為輕紡工行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，其綜合治理成為了一個(gè)迫切需要解決的問題。

目前，工業(yè)上對(duì)印染、造紙廢水的處理主要使用混凝沉降法，該法的關(guān)鍵在于絮凝劑的選擇。用于廢水處理的絮凝劑主要有無機(jī)和有機(jī)兩大類。然而，無機(jī)絮凝劑所需投放量較多，易造成第二次污染；有機(jī)合成絮凝劑價(jià)格偏高，且殘留單體毒性較大，難以滿足環(huán)保要求，因而應(yīng)用受到限制。天然有機(jī)高分子絮凝劑作為一種新興的絮凝劑，因其原料來源豐富、安全無毒、易降解的特性，已在水處理領(lǐng)域中顯示了良好的應(yīng)用前景，發(fā)展十分迅速。

殼聚糖是一種天然高分子，來源廣泛，抗菌環(huán)保，對(duì)印染和造紙廢水中的固體懸浮物有較好的絮凝作用，還對(duì)COD、色度和重金屬離子等有較好的去除效果，在水處理領(lǐng)域已引起越來越多的關(guān)注。但其電荷密度小，分子量低，不穩(wěn)定等缺陷影響了其性能的發(fā)揮。已有報(bào)道制備了改性殼聚糖絮凝劑，但均使用單一殼聚糖作為絮凝劑的主要成分，目前而言殼聚糖成本較高，改性方法復(fù)雜，這種天然高分子絮凝劑用于水處理成本仍然較大。

瓜爾膠是一種天然植物籽膠，來源于印度、巴基斯坦等地廣泛栽培的一年生豆科植物瓜爾豆。其化學(xué)成分是半乳甘露聚糖，由于其分子結(jié)構(gòu)中大量的羥基存在，因此對(duì)活性染料具有很好的吸附性能。專利CN101519238提供了羧甲基瓜爾膠作為水處理絮凝劑的制備方法。該法僅單一使用羧甲基瓜爾膠，對(duì)水處理的效果十分有限。專利CN104284866A介紹了一種降低水濁度，從水中脫除磷酸鹽的方法，該方法使用無機(jī)含鋁絮凝劑和瓜爾膠共混復(fù)配使用。由于共混絮凝劑之間無作用力，致使水處理后固體物質(zhì)含量較高，還需二段處理。

綜上，殼聚糖絮凝劑高效環(huán)保，自身具有殺菌效果，儲(chǔ)存性能穩(wěn)定，但存在價(jià)格較高、改性工藝復(fù)雜等問題；瓜爾膠絮凝劑價(jià)格較為低廉，綠色無毒，對(duì)陽離子染料、直接染料吸附效果較好，但存在效果有限、容易腐敗等問題。如何克服兩種絮凝劑的缺點(diǎn)，各自之間取長補(bǔ)短、制備一種高效低廉的“綠色絮凝劑”，對(duì)于處理印染和造紙廢水就具有十分重要的實(shí)際意義。

目前國外對(duì)于這種天然物絮凝劑的研究還很少，國內(nèi)的瓜爾膠-殼聚糖天然絮凝劑相關(guān)專利還未見報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決以往研究中存在的不足之處，提供一種瓜爾膠-殼聚糖天然絮凝劑及其制備方法。本發(fā)明的主要制備原理為殼聚糖分子鏈上的陽離子基團(tuán)與瓜爾膠分子鏈上的陰離子基團(tuán)之間可以通過靜電吸附作用形成聚電解質(zhì)，在氯化鈣溶液中，由于鈣離子與鈉離子發(fā)生交換，產(chǎn)生聚電解質(zhì)天然物凝膠。

所述制備方法包括：將殼聚糖粉溶于弱酸中，然后邊攪拌邊緩慢加入到瓜爾膠溶液中進(jìn)行反應(yīng)，然后將混合液滴加到固化液中進(jìn)行固化，再加入醇類溶劑使產(chǎn)物析出，即為瓜爾膠-殼聚糖天然絮凝劑。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述產(chǎn)物析出后還有洗滌、過濾、干燥步驟。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述制備方法是按重量份數(shù)計(jì)，

(1)將2～10份瓜爾膠粉，1～2份表面活性劑，溶解于800～1000份水中；

(2)將1～5份殼聚糖粉溶解于80～100份醋酸溶液中，然后邊攪拌邊緩慢加入到步驟(1)的溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，得到混合液；

(3)將混合液滴加到固化溶液中；

(4)繼續(xù)向體系中添加6～10份醇類讓產(chǎn)物析出；

(5)洗滌、過濾、干燥后得到產(chǎn)物。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述瓜爾膠粉為瓜爾膠原粉、陰離子型瓜爾膠(羧甲基瓜爾膠、羧甲基羥乙基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠、磺酸基瓜爾膠、磺酸基羥丙基瓜爾膠)、非離子型瓜爾膠(羥乙基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠)中的任意一種或幾種。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述表面活性劑為以下任意一種或者幾種的混合：吐溫60、吐溫80、陰離子表面活性劑SDS、LAS、兩性甜菜堿型表面活性劑、非離子型表面活性劑APG、Gemini表面活性劑。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述殼聚糖粉為為脫乙酰度不同的殼聚糖或其衍生物中的一種或幾種。