[發明專利]一種納米絮凝劑的制備及其污水處理應用

在審

• 申請號: 201811484118.0
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109516536A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 田貞樂;倪才華;劉仁;張麗萍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C08B37/04;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 曹成俊

本發明公開了一種納米絮凝劑，屬于污水處理和高分子材料改性技術領域。本發明以海藻酸鈉為原料，經氧化開環后，與脂肪胺發生偶聯反應，合成了一種新型的納米絮凝劑。此納米絮凝劑具有親水的羧酸基團和疏水性的烷基鏈，具有雙親性結構，絮凝劑能在水溶液中通過自組裝形成納米膠束，該納米絮凝劑可以同時去除污水中的重金屬離子和有機物。與現有絮凝劑相比，本發明的納米絮凝劑制備操作簡單、條件溫和，后處理容易、成本低、無污染。

技術領域

本發明涉及一種納米絮凝劑的制備方法及其污水處理應用，屬于污水處理和高分子材料改性技術領域。

背景技術

水中的污染物成分復雜，既可能存在無機污染物，也可能同時存在有機污染物。由于采礦業、電池業的發展，土壤中、水中的無機污染物重金屬鉛離子廣泛存在。鉛在生態系統和人體內積累將造成巨大危害。而雙酚A是一種有機污染物，是一種內分泌干擾化合物，可影響高等動物多方面的生理代謝，因雙酚A廣泛應用于各種塑料制品的生產而在環境中的含量劇增。

常用的廢水處理方法有化學沉淀法、離子交換法、膜分離法、吸附法，絮凝法等。其中膠束增效超濾法(MEUF)是一種利用表面活性劑雙親分子結構特性來實現分離水中污染物的方法。雖然MEUF能去除水中的金屬離子和有機物，但是由于需要用超濾膜進行過濾，污染物保留在一個濃縮的溶液中，存在膜易堵塞、后操作復雜、能耗較高等缺點。吸附膠束絮凝法(adsorptive micellar flocculation，AMF)是另一種可處理含多種復雜污染物的廢水處理方法。AMF法基于陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)在水中形成膠束，先增溶水中的低分子量的有機污染物，然后利用鋁離子、鐵離子與陰離子結合形成絮凝沉淀，以去除污染物。Federico等利用AMF法處理含苯酚的廢水，獲得較高的去除率。雖然AMF法無需超濾膜，吸附過程快，但是易形成污染物殘留，導致二次污染，另外它無法處理飲用水，對金屬陽離子去污能力有限。因此，制備一種操作簡單，成本低，無污染的絮凝劑是亟待解決的問題。

利用無毒且可降解的天然高分子材料來制備膠束絮凝劑來吸附污染物是一種新的研究方法。新型的納米絮凝劑不僅可有效去除重金屬陽離子，還可去除小分子有機污染物，納米絮凝劑的制備具有操作簡單、條件溫和、后處理容易的優點，該方法還未見文獻報道。

發明內容

本發明所要解決的問題是，提供一種操作簡單、條件溫和、后處理容易、成本低、無污染的絮凝劑及其制備方法。本專利以海藻酸鈉為原料，標記為SA，經氧化開環后，與脂肪胺發生偶聯反應，合成了一種新型的納米絮凝劑，標記為SADC。SA是一種天然高分子，其來源豐富、價格低廉、易降解、生物相容性好，是一種無毒無害的天然環保材料。由于SA分子鏈上本身已經具有親水的羧酸基團，經接枝脂肪胺后，絮凝劑能在水溶液中通過自組裝形成納米膠束。與現有絮凝劑相比，操作簡單、條件溫和、后處理容易、成本低、無污染。

本發明的第一個目的是，提供一種納米絮凝劑，所述為脂肪胺改性海藻酸鈉的納米粒子，所述脂肪胺改性海藻酸鈉的分子主鏈是海藻酸鈉線性聚合物，側鏈偶聯脂肪胺，在水溶液中通過自組裝形成的納米粒子，優選為為棒狀型。

在一種實施方式中，所述納米絮凝劑用于污水處理。

本發明的第二個目的是提供一種納米絮凝劑的制備方法，將海藻酸鈉改性后與脂肪胺發生偶聯反應，合成了一種新型的納米絮凝劑，包括以下步驟：

(1)在海藻酸鈉的乙醇溶液中加入高碘酸鈉水溶液，室溫避光反應7～9小時后，再加入乙二醇終止反應，過濾產物，用乙醇洗滌產物，干燥后得到氧化海藻酸鈉；將其溶解于去離子水中配成水溶液，作為下一步使用；

(2)將脂肪胺溶于有機溶劑配成溶液，在40～60℃水浴條件下，在攪拌下將脂肪胺溶液緩慢加入到上述氧化海藻酸鈉水溶液中，反應10～12h后冷卻至室溫，得到反應液；