一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂及其制备方法技术

技术编号:17664992 阅读:54 留言:0更新日期:2018-04-11 02:37
本发明专利技术公开了一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂及其制备方法,它是以硅酸钠、硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁、壳聚糖作为主要原料通过三个步骤制备而成,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤、羟甲基壳聚糖合成步骤、复合混凝剂制备步骤。本发明专利技术的复合混凝剂具有原料来源广,无毒、成本低,投加量低,混凝效果好,可生物降解,无二次污染的特点。

A polysilicate metal salt and modified chitosan composite coagulant and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂及其制备方法
本专利技术涉及一种混凝剂,具体涉及一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂及其制备方法。
技术介绍
混凝剂在工业污水尤其是有机污水处理中用的十分广泛。水中呈胶体状态的污染物质,其胶体颗粒之间可以通过相互的排斥作用形成稳定的混合液,若向水中投加带有相反电荷的电解质即混凝剂,可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性,失去稳定性,并在分子引力的作用下,聚集成大颗粒下降,从而可去除污水中的细小分散固体颗粒,乳状油及胶体物质等。传统混凝剂效果取决于所处理污水的性质、温度、pH,当水的性质变化后混凝剂的效果可能会变差。因此,一种相对新型无机-有机复合混凝剂被广为关注,其中最具代表性的是聚硅酸金属盐-多糖复合混凝剂,聚硅酸金属盐类就是向聚硅酸溶液中加入不同金属离子,使生成物既具有聚硅酸的吸附架桥作用,又具有电中和作用,壳聚糖相对分子质量较大,分子链上分布有大量的羟基、羧基等活性基团,壳聚糖分子与聚硅酸金属盐接枝在一起,可延长混凝剂分子的分子链,增加吸附网捕能力,对水中的污染物有良好的吸附络合作用,提高絮凝性能。可是,壳聚糖分子内和分子间的存在很强的氢键作用,分子结构呈紧密的结晶态状,不溶于水和大多数有机溶剂,这在很大程度上限制了它的应用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术的目的之一在于提供一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂,它具有原料来源广,无毒、成本低,投加量低,混凝效果好,可生物降解,无二次污染的特点。本专利技术的目的之二在于提供一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂的制备方法。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现:一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂,其特征在于,它是以硅酸钠、硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁、壳聚糖作为主要原料通过三个步骤制备而成,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤、羟甲基壳聚糖合成步骤、复合混凝剂制备步骤。本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现:一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂的制备方法,其特征在于,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤:取定量的硅酸钠用水溶解,在搅拌条件下滴加硫酸溶液调节pH值至3,得到混合溶液;将混合溶液置入水浴锅中,活化100min后,即得到聚硅酸;称取定量的硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁,加入到聚硅酸中,搅拌1h后静置熟化24h,得到聚硅酸铝铁硼镁盐;羟甲基壳聚糖合成步骤:将壳聚糖分散在异丙醇及氢氧化钠的混合溶液中,进行搅拌和碱化,得到反应混合物;将一氯乙酸溶于异丙醇中,然后滴加到反应混合物中,滴加完毕后,反应3-5h;反应完成后,加入过量的乙醇水溶液终止反应,并调节体系pH至7;随后洗涤、干燥,得到羧甲基壳聚糖;复合混凝剂制备步骤:将羧甲基壳聚糖溶于水中,得到羧甲基壳聚糖水溶液;将羧甲基壳聚糖水溶液在60℃下活化1h,然后将聚硅酸铝铁硼镁盐添加到羧甲基壳聚糖水溶液中,搅拌2h后静置熟化24h,得到聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂。进一步地,聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤中,混合溶液中硅酸钠的质量百分数为10-30%,硼酸钠与硅酸钠的质量比为5-20:30,氯化镁与硅酸钠的质量比为30-50:30,硫酸铝与硅酸钠的质量比为100-300:30,氯化铁与硅酸钠的质量比为50-150:30。进一步地,聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤中,静置熟化过程是温度为40-45℃的条件下进行的。进一步地,聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤中,氯化铁最后加入。进一步地,羟甲基壳聚糖合成步骤中,壳聚糖与异丙醇及氢氧化钠的混合溶液的质量体积比为10-25g:100mL,壳聚糖与一氯乙酸的质量体积比为20g:40-80mL,一氯乙酸与异丙醇体积比为40-80mL:50mL。进一步地,羟甲基壳聚糖合成步骤中,异丙醇及氢氧化钠的混合溶液中异丙醇与氢氧化钠的体积比为2:1。进一步地,羟甲基壳聚糖合成步骤中,在50℃水浴下进行搅拌和碱化2h。进一步地,羟甲基壳聚糖合成步骤中,反应温度为50℃。进一步地,复合混凝剂制备步骤中,聚硅酸铝铁硼镁盐与羧甲基壳聚糖溶液的重量体积比为20g:100mL,羧甲基壳聚糖溶液中羧甲基壳聚糖的质量百分数为3%。相比现有技术,本专利技术的有益效果在于:本专利技术制备的聚硅酸金属盐及改性壳聚糖复合混凝剂。一方面在聚硅酸盐类混凝剂中引入硼、镁、铝、铁元素,其中,硼在一定程度上能提高聚硅酸的稳定性,并可提高混凝剂的除浊和脱色效果,镁盐具有活性大、吸附能力强、脱色、无毒无害等特性。另一方面由于引入了羧甲基基团,羧甲基化壳聚糖分子链上既含有氨基又含有羧基,类似于氨基酸,这有利于混凝剂对水体当中表面带电荷的污染物的脱除,而且使其具有良好的水溶性,即可以在较宽的pH值范围内溶解。聚硅酸金属盐-多糖复合混凝剂的合成,将无机、有机混凝剂结合在一起,使产品兼具无机混凝剂电中和能力强和有机混凝剂卷扫网捕能力、吸附架桥能力强的优点,扩大了混凝剂的使用范围。具体实施方式下面,结合具体实施方式,对本专利技术做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本实施例中所采用到的材料均可从市场购得。一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂,它是以硅酸钠、硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁、壳聚糖作为主要原料通过三个步骤制备而成,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤、羟甲基壳聚糖合成步骤、复合混凝剂制备步骤。一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂的制备方法,其特征在于,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤:取定量的硅酸钠用水溶解,在搅拌条件下滴加硫酸溶液调节pH值至3,得到混合溶液;将混合溶液置入水浴锅中,活化100min后,即得到聚硅酸;称取定量的硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁,加入到聚硅酸中,搅拌1h后静置熟化24h,得到聚硅酸铝铁硼镁盐;羟甲基壳聚糖合成步骤:将壳聚糖分散在异丙醇及氢氧化钠的混合溶液中,进行搅拌和碱化,得到反应混合物;将一氯乙酸溶于异丙醇中,然后滴加到反应混合物中,滴加完毕后,反应3-5h;反应完成后,加入过量的乙醇水溶液终止反应,并调节体系pH至7;随后洗涤、干燥,得到羧甲基壳聚糖;复合混凝剂制备步骤:将羧甲基壳聚糖溶于水中,得到羧甲基壳聚糖水溶液;将羧甲基壳聚糖水溶液在60℃下活化1h,然后将聚硅酸铝铁硼镁盐添加到羧甲基壳聚糖水溶液中,搅拌2h后静置熟化24h,得到聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂。作为优选的实施方式,聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤中,混合溶液中硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)的质量百分数为10-30%,硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)与硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)的质量比为5-20:30,氯化镁(MgCl2)与硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)的质量比为30-50:30,硫酸铝(Al2(SO4)3)与硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)的质量比为100-300:30,氯化铁(FeCl3)与硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)的质量比为50-150:30。作为优选的实施方式,聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤中,活化pH为3,当活化pH<3时,制备出聚硅酸混凝处理效果较不理想,而且所用硫酸量较大,成本过高。当活化pH>3时,聚硅酸合时会出现少量的胶凝现象,影响其与铝、铁、硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂,其特征在于,它是以硅酸钠、硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁、壳聚糖作为主要原料通过三个步骤制备而成,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤、羟甲基壳聚糖合成步骤、复合混凝剂制备步骤。

【技术特征摘要】
1.一种聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂,其特征在于,它是以硅酸钠、硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁、壳聚糖作为主要原料通过三个步骤制备而成,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤、羟甲基壳聚糖合成步骤、复合混凝剂制备步骤。2.一种如权利要求1所述的聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂的制备方法,其特征在于,包括:聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤:取定量的硅酸钠用水溶解,在搅拌条件下滴加硫酸溶液调节pH值至3,得到混合溶液;将混合溶液置入水浴锅中,活化100min后,即得到聚硅酸;称取定量的硼酸钠、氯化镁、硫酸铝、氯化铁,加入到聚硅酸中,搅拌1h后静置熟化24h,得到聚硅酸铝铁硼镁盐;羟甲基壳聚糖合成步骤:将壳聚糖分散在异丙醇及氢氧化钠的混合溶液中,进行搅拌和碱化,得到反应混合物;将一氯乙酸溶于异丙醇中,然后滴加到反应混合物中,滴加完毕后,反应3-5h;反应完成后,加入过量的乙醇水溶液终止反应,并调节体系pH至7;随后洗涤、干燥,得到羧甲基壳聚糖;复合混凝剂制备步骤:将羧甲基壳聚糖溶于水中,得到羧甲基壳聚糖水溶液;将羧甲基壳聚糖水溶液在60℃下活化1h,然后将聚硅酸铝铁硼镁盐添加到羧甲基壳聚糖水溶液中,搅拌2h后静置熟化24h,得到聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂。3.如权利要求2所述的聚硅酸金属盐与改性壳聚糖复合混凝剂的制备方法,其特征在于,聚硅酸铝铁硼镁盐合成步骤中,混合溶液中硅酸钠的质量百分数为10-30%,硼酸钠与硅酸钠的质量比为5-20:30,氯化镁与硅酸钠的质量比为30-50:30,...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋澄章周光陈萌萌
申请(专利权)人:广州振清环保技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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