一种改性壳聚糖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性壳聚糖，其中各组分的重量配比为：壳聚糖10‑15份、聚合氯化铝10‑15份、乙二胺3‑5份、硅烷偶联剂3‑5份、氢氧化钠1‑5份、聚丙烯酰胺1‑5份、硫酸铝1‑5份、改性硅藻土1‑5份，其中聚丙烯酰胺与改性硅藻土的比例为1:1。本发明专利技术得到的一种改性壳聚糖，可有效降低水中的COD、总氮、总磷和氨氮的含量，在脱氮除磷方面效果显著。

Modified chitosan and preparation method thereof

The present invention discloses a kind of modified chitosan, the components by weight percent: 10 chitosan 15, polyaluminium chloride 10 15 copies, 5 copies, 3 ethylenediamine silane coupling agent 3 5 copies, 5 copies, 1 sodium hydroxide polyacrylamide 1 5, 1 aluminum sulfate 5, the modified diatomite 1 5, the proportion of polyacrylamide and modified diatomite 1:1. The modified chitosan obtained by the invention can effectively reduce the content of COD, total nitrogen, total phosphorus and ammonia nitrogen in water, and has remarkable effect in nitrogen and phosphorus removal.

【技术实现步骤摘要】
一种改性壳聚糖及其制备方法
本专利技术涉及一种水处理剂，特别是一种改性壳聚糖及其制备方法。
技术介绍
鱼类养殖过程中所添加的饵料不能全部被养殖对象有效利用，有70%~80%的投喂料是以溶解或颗粒物形式排入水体，其中约有51%的氮和64%的磷以污染物的形式排放到环境中。将进一步加剧了周围水域的富营养化进程，而其中磷浓度的偏高是引起藻类生物疯长的主要因素，故降低水体氮磷尤其是磷的浓度是解决水体富营养化问题的首要途径。与工业废水和生活污水相比，水产养殖废水具有污染物含量低、需处理水量大以及污染物的主要成分、结构与常见陆源污水不同的特点。主要的处理方法有物理、化学和生物处理法，其中，物理方法的工程措施投资巨大，往往治标不治本；化学方法易造成二次污染；生物方法运行周期长，一次处理达不到排放标准。鉴于上述传统方法的缺陷，吸附处理法不失为一种重要的物理化学方法，一直以来在养殖废水处理中发挥着重要的作用。壳聚糖(CTS)是甲壳素N-脱乙酰化的产物，是自然界唯一大量存在的含氮碱性多糖。从20世纪70年代以来，壳聚糖、甲壳素利用和研究以其独特的物理化学性质和生物活性，备受研究者的青睐，被认为是“绿色的水处理剂”，当前已成为环境友好材料领域的研究热点。因壳聚糖及其改性物分子中含有大量的羟基和氨基，对金属离子具有很强的螯合作用，可以用于回收重金属和处理含重金属离子的工业废水。但是目前没有改性的壳聚糖在污水处理中脱氮除磷的效果还不是很理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种高效脱氮除磷的一种改性壳聚糖及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种改性壳聚糖，其中各组分的重量配比为：壳聚糖10-15份、聚合氯化铝10-15份、乙二胺3-5份、硅烷偶联剂3-5份、氢氧化钠1-5份、聚丙烯酰胺1-5份、硫酸铝1-5份、改性硅藻土1-5份，其中聚丙烯酰胺与改性硅藻土的比例为1:1。所述改性硅藻土中的各组分重量配比为硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份、草酸5份。所述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，其分子量为1000万。所述壳聚糖为水溶性壳聚糖。一种改性壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将柚子皮用蒸馏水洗净，切碎后在105℃下干燥2h，取出后研磨，过100目筛后取15份放入烧杯中，再加入活性炭5份，混合均匀后放入预先制备好的由草酸5份制成的2-3mol/L的草酸溶液中，然后依次放入硅藻土60份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份，经过搅拌混合，经24小时的常温反应后，送至烘箱中，在105℃中烘干后取出冷却，研磨至100目，得到改性硅藻土以作备用；步骤2，将壳聚糖10-15份和聚合氯化铝10-15份溶于水中，然后在80℃下边搅拌边缓慢加入氢氧化钠1-5份，接着加入乙二胺3-5份、硅烷偶联剂3-5份，经过搅拌混合均匀后，静置24小时，然后在常温下风干，得到混合物A以作备用；步骤3，将硫酸铝1-5份、聚丙烯酰胺1-5份溶于水中，通过混合设备混合，在常温常压下按每分钟100转，经10~20分钟的充分搅拌混合，得到混合物B以作备用；步骤4，将混合物A与混合物B混合后溶于水中，再投入改性硅藻土1-5份，在常温常压下，按每分钟100转的速度进行30~60分钟的混合搅拌后，自然风干即得到本专利技术的改性壳聚糖。其中壳聚糖(CTS)是带有珍珠光泽的白色片状或粉末状固体，具有生物可降解性，也可以抑制多种细菌、真菌的生长。壳聚糖作为水处理材料引起人们的关注，其分子链上活性的氨基和羟基对污染物有很强的吸附作用，其对污染物的吸附主要有物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。壳聚糖含有大量的羟基和氨基，可与金属形成配位键，生成螯合物。化学吸附是单层吸附，有选择性。物理吸附是通过静电引力、疏水交互作用、范德华力等的吸附，是多层吸附。壳聚糖的大分子链上分布着许多羟基、氨基及一些N－乙酰氨基，可在酸性溶液中形成高电荷密度的阳离子聚电解质，也可借助氢键或离子键来形成类似网状结构的笼形分子，从而可使水中的悬浮物凝聚而沉降。聚合氯化铝(PAC)具有颜色呈黄色，有吸附、凝聚、沉淀等性能，聚合氯化铝稳定性差。毒性及防护有腐蚀性，具有粉末细、颗粒均匀、易溶于水、絮凝效果好、净化高效稳定、投加量少、成本低等特点。适合于饮用水净化、城市给水净化及工业给水净化等方面；适用于各种浊度的源水，pH适用范围广，矾花形成大、快、沉降速度快。由于喷雾干燥产品稳定性好，适应水域宽，水解速度快，吸附能力强，形成矾花大，质密沉淀快，出水浊度低，脱水性能好等优点，在同样水质的情况下，喷雾干燥聚合氯化铝投量减少。通过将壳聚糖和聚合氯化铝混合，则使得壳聚糖上羟基自由基上与氯化铝中的铝离子配位，铝离子覆盖到壳聚糖表面增大表面积与空隙，增大吸附量。同时增加乙二胺，引入了更多的NH2，使所制得的复合吸附剂比壳聚糖的吸附活性点增多，从而提高了吸附量。增加硅烷偶联剂，则引入了SiO2增大了壳聚糖的密度，使所制的复合吸附剂比壳聚糖的沉降速率加快。同时聚丙烯酰胺也具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力，在与铝离子混合时，能够加强其絮凝能力，一定程度上增大被吸附物质的凝聚力。壳聚糖-铝-聚丙烯酰胺三者能互相促进，提高絮凝能力。另外硅藻土是一种硅质生物沉积岩，主要化学成份是SiO2，并含有少量的Al2O3，P2O5，CaO、MgO等，是由硅藻的壁壳组成，壁壳上有多级、大量、有序排列的微孔，表面有大量羧基覆盖，因而显弱酸性，在催化领域被称为固体酸。硅藻土质轻、多孔、相对密度小，孔径分布范围大，孔隙率高，吸附能力强，能吸附自身重量的1.5～4倍的杂质。因此，凭借硅藻土独特的微孔结构，利用其吸附性能来处理废水不仅可以降低成本，而且还可以更有效地利用我国丰富的矿产资源。而本专利中，采用石墨烯和聚合氯化铁对硅藻土进行改性，使得改性后的硅藻土对于有机物的去除率大大提高。当石墨烯和聚合氯化铁分布于硅藻土的表面时，对污水中的有机物具有较强的凝聚力，使得更多的有机物被吸附在微孔结构中。同时硝酸铈的加入则提高了促进作用，提高了石墨烯和聚合氯化铁的活性。另外加入的柚子皮粉末，也是具有较强吸附能力的物质，硅藻土和柚子皮粉末两者相互配合，对有机物去除率有更大的增进作用，并且柚子皮粉末能够吸附污水中的有毒害的重金属离子。其中活性炭具有一定的除臭能力和吸附能力，对生活污水气味上具有一定改善作用。本专利技术得到的一种改性壳聚糖，可有效的吸附污水中的有机物，从而降低水中的COD、总氮、总磷和氨氮的含量，在脱氮除磷方面效果显著。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。实施例1：本实施例提供的一种改性壳聚糖，各组分的重量配比为：壳聚糖10份、聚合氯化铝10份、乙二胺3份、硅烷偶联剂3份、氢氧化钠2份、聚丙烯酰胺3份、硫酸铝3份、改性硅藻土3份。所述改性硅藻土中的各组分重量配比为硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份、草酸5份。一种改性壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将柚子皮用蒸馏水洗净，切碎后在105℃下干燥2h，取出后研磨，过100目筛后取15份放入烧杯中，再加入活性炭5份，混合均匀后放入预先制备好的由草酸5份制成的2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性壳聚糖，其特征是各组分的重量配比为：壳聚糖10‑15份、聚合氯化铝10‑15份、乙二胺3‑5份、硅烷偶联剂3‑5份、氢氧化钠1‑5份、聚丙烯酰胺1‑5份、硫酸铝1‑5份、改性硅藻土1‑5份，其中聚丙烯酰胺与改性硅藻土的比例为1:1。

【技术特征摘要】
1.一种改性壳聚糖，其特征是各组分的重量配比为：壳聚糖10-15份、聚合氯化铝10-15份、乙二胺3-5份、硅烷偶联剂3-5份、氢氧化钠1-5份、聚丙烯酰胺1-5份、硫酸铝1-5份、改性硅藻土1-5份，其中聚丙烯酰胺与改性硅藻土的比例为1:1。2.根据权利要求1所述的一种改性壳聚糖，其特征是所述改性硅藻土中的各组分重量配比为硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化铁2份、硝酸铈3份、草酸5份。3.根据权利要求1所述的一种改性壳聚糖，其特征是所述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，其分子量为1000万。4.根据权利要求1所述的一种改性壳聚糖，其特征是所述壳聚糖为水溶性壳聚糖。5.一种如权利要求1所述的改性壳聚糖的制备方法，其特征是包括以下步骤：步骤1，将柚子皮用蒸馏水洗净，切碎后在105℃下干燥2h，取出后研磨，过100目筛后取15份放入烧杯中，再加入活性炭5份，混合均匀后放...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宽，何明军，袁云杰，
申请(专利权)人：浙江清天地环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33