[發明專利]一種雙性殼聚糖絮凝劑及制備方法

有效

• 申請號: 201911294150.7
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110894260B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 關慶慶;廖熠;孫曉旭;許加星;羅明漢;孫旭;田芳;郭啟能;陳閱
• 申請（專利權）人: 南京工程學院;四川輕化工大學
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F220/34;C08F2/48;C02F1/56
• 代理公司: 重慶晟軒知識產權代理事務所(普通合伙) 50238
• 代理人: 王海鳳

本發明涉及一種雙性殼聚糖絮凝劑及制備方法，該絮凝劑是一種化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑CMC?g?PDAC，結構式如下：其主要制備過程包括：將羧甲基殼聚糖溶解成溶液，反應皿中通氮氣除氧，在紫外燈照射下，加入引發劑硝酸鈰銨，分次加入單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化氨，再加入引發劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽，隨后密封反應裝置繼續光照，再提高光強促進反應進行徹底、完全，生成的產品經熟化、洗滌精制、干燥研磨后即得到最終產物。兩種引發劑合用與梯度增加光強不僅能促進聚合反應的充分進行，制備出接枝率高、溶解性好、絮凝性優良的絮凝劑，還能夠通過引發劑的量控制聚合產物的微結構。該制備方法具有能耗低、效率高的特點。

技術領域

本發明屬于水處理絮凝劑技術領域，具體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

水是基礎性自然資源，也是戰略性的經濟資源，是生態文明建設重要的物質基礎。我國人口眾多，水資源分布不均衡，水資源短缺問題嚴重。并且，隨著工業化的進程和社會的發展，水環境狀況受到了前所未有的挑戰，我國的七大水系、主要湖泊及部分地區的地下水均遭受了不同程度的污染，這些污染的存在更加劇了我國水資源短缺的問題。加強水污染控制，提高水環境質量，保護水環境安全是公眾關注的熱點。為提高水環境質量，政府對于水污染控制的重視程度越來越高，隨著《水污染防治行動計劃》(“水十條”)等多項政策的出臺預示著政府已經將水污染防治作為當前發展的重中之重。

因此，探索和尋找水污染控制新方法、新技術、新理論具有緊迫性、必要性、前沿性。在水處理方法當中，絮凝由于具有成本低廉、操作簡單、處理效果優良等優點，是目前應用最廣泛的水處理技術之一。絮凝劑是絮凝處理技術的關鍵與核心，絮凝劑的結構特點直接決定著處理效率的高低。然而，目前廣泛使用的各類絮凝劑均存在不同的缺點。聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵是目前應用最廣泛的無機高分子絮凝劑，但是使用后會存在金屬鋁或鐵離子殘留的問題，長期食用含鋁離子殘留的水可能會導致老年癡呆癥，殘留鐵離子濃度過高會影響水的色度等問題。另一類目前應用最廣泛的絮凝劑是聚丙烯酰胺類絮凝劑，盡管其具有絮凝效果受pH影響小、投加量低等優勢，但是聚丙烯酰胺類絮凝劑在制備過程中會殘留一定的丙烯酰胺單體，這種物質具有一定的神經毒性，該類絮凝劑的使用也會影響人們的健康。

近年來，改性天然高分子物質以制備環境友好型絮凝劑是當前研究的熱點。殼聚糖在自然界中存在豐富，并且其分子鏈上含有一級氨基和羥基，化學性質活潑，可通過酰基化、羧基化、烷基化、羥基化和接枝共聚等進行改性，獲得不同的活性基團從而制備出不同功能性的殼聚糖絮凝劑。但殼聚糖作為絮凝劑時存在溶解性差、絮凝效果差等缺陷，這些缺陷極大地限制了殼聚糖的絮凝應用。殼聚糖改性可有效克服上述缺點。因此具有良好的應用前景。

發明內容

本發明的第一個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。

本發明的第二個目的是一種化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑的制備方法。

為實現上述第一個目的，本發明采用如下技術方案：一種化學鍵鏈接的強陽離子型接枝兩性殼聚糖絮凝劑CMC-g-PDAC，結構式如下：

它是CMC與DAC在光引發條件下通過接枝共聚得到的化學鍵鏈接的雙性殼聚糖絮凝劑。如圖1所示，圖譜表面接枝共聚反應后CMC的骨架結構沒有改變，且CMC-g-PDAC圖譜相對于CMC多出了DAC單元官能團的吸收峰，表明CMC-g-PDAC成功合成。

CMC-g-PDAC在常溫下是一種淡黃色的顆粒物，其親水性較強，暴露在空氣中易吸水變潮。但其化學穩定性較好，熱重實驗表明在氮氣環境下其熱分解溫度大于200℃，是一種溶解性好、絮凝性能優良的絮凝劑。為實現第二個目的，本發明采用如下的技術方案：一種雙性殼聚糖絮凝劑的方法，包括如下的步驟：

第一步，在反應器皿中加入去離子水、羧甲基殼聚糖即CMC，在攪拌條件下溶解成CMC質量分數為3.0％-7.6％的溶液。