一种无机–有机复合高分子絮凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无机–有机复合高分子絮凝剂及其制备方法，该絮凝剂由包括聚硅酸氯化铝铁、磺化淀粉、壳聚糖与硅烷偶联剂组成。所述絮凝剂稳定性好，无毒，具有很强的除磷、除COD、脱色能力，且形成矾花大而密实、矾花沉降时间短，可广泛用于生活污水、工业废水、印染废水等处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种絮凝剂
，更具体地，本专利技术涉及一种无机–有机复合高分子絮凝剂。
技术介绍
聚硅酸金属絮凝剂是由活化低聚硅酸和金属盐反应复合而成的一种新型无机高分子絮凝剂，也可以由聚合金属絮凝剂与聚合硅酸复合形成复合型无机高分子絮凝剂。此类絮凝剂既具有无机絮凝剂的电中和作用，也有高分子絮凝剂的桥链网捕吸附作用，因此，其絮凝效果与传统的铝盐、铁盐絮凝剂相比，其投加量比单纯的铝盐、铁盐絮凝剂少，具有无毒、反应速度快、形成絮体大而紧密、沉降速度快、使用pH范围宽及混凝效果好等优点，成为近年来水处理剂研究的热点。但是与有机絮凝剂相比，其分子量、粒度大小及絮凝架桥能力都相差很多。天然高分子是自然界中动、植物以及微生物资源中的大分子，如淀粉、甲壳素、纤维素以及海藻酸等，它们在被废弃后很容易分解成水、二氧化碳等，且来源广、无毒性，是环境友好材料。天然高分子由于分子链上分布着大量的游离的活性基团，如羟基、羧基、氨基等，具有良好的絮凝作用。无机高分子复合絮凝剂价格便宜，电中和能力强，但絮体体积较小，最终处理效果差，而有机高分子絮凝剂的吸附架桥能力强，通过复合或改性制得的无机–有机复合絮凝剂，综合了两者的优势，从而使絮凝效果大大提升，同时也扩大了其使用范围。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种无机–有机复合高分子絮凝剂。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种无机–有机复合高分子絮凝剂，所述絮凝剂由包括以下重量份原料组成：聚硅酸氯化铝铁100磺化淀粉10~15壳聚糖36~55硅烷偶联剂2~8其中，所述聚硅酸氯化铝铁是由无机铝盐、无机铁盐和硅酸钠制备而得的。在一种实施方式中，所述聚硅酸氯化铝铁的（Al+Fe）/Si摩尔比为1.1~1.5，Al/Fe摩尔比为1~3:1。在一种实施方式中，所述磺化淀粉具有直链结构且分子量为1500~3000，选自玉米淀粉、豆类淀粉、小麦淀粉和马铃薯淀粉中的一种或多种。在一种实施方式中，所述磺化淀粉中磺酸基取代度为1.1~1.5。在一种实施方式中，所述壳聚糖的分子量为15~20万，脱乙酰度为80%。在一种实施方式中，所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。在一种实施方式中，所述絮凝剂还包括0.01~0.1重量份的引发剂和0.01~0.06重量份的交联剂。在一种实施方式中，所述引发剂为硝酸铈铵。在一种实施方式中，所述的交联剂为戊二醛或乙酸酐。本专利技术的另一方面提供了无机–有机复合高分子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将硅酸钠溶解于水中，用0.1g/mL的盐酸调节溶液pH为2~3，静置5min，随后加入一定摩尔比的无机铝盐和无机铁盐，并于100~150℃下搅拌反应1~2h，冷却至室温、熟化，即得聚硅酸氯化铝铁，再加入硅烷偶联剂，并继续搅拌备用；（2）将磺化淀粉溶解于水中，加入氢氧化钠并于25~30℃下搅拌30min，冷却至室温，用0.1g/mL的盐酸调节溶液pH为5～6，随后加入骤（1）中的产物并搅拌20min，再用0.1g/mL的盐酸调节溶液pH为2～3后，加入壳聚糖、引发剂和交联剂，于60~80℃下反应2～3h，即得无机–有机复合高分子絮凝剂。参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。具体实施方式参考以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中会提及大量术语，这些术语被定义为具有以下含义。单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任选地”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。说明书和权利要求书中的近似用语来修饰数量，表示本专利技术并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本专利技术不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种无机–有机复合高分子絮凝剂，所述絮凝剂由包括以下重量份原料组成：聚硅酸氯化铝铁100磺化淀粉10~15壳聚糖36~55硅烷偶联剂2~8其中，所述聚硅酸氯化铝铁是由无机铝盐、无机铁盐和硅酸钠制备而得的。本专利技术中所述术语“聚硅酸氯化铝铁”是一种新型无机高分子絮凝剂，它是在活化硅酸及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物，此复合型絮凝剂是Si（Ⅳ）与Al（Ⅲ）或Fe（Ⅲ）的羟基和氧基聚合物。铝盐絮凝剂的特点是形成的絮体大，有较好的脱色作用，但絮体松散易碎，沉降速度慢；铁盐絮凝剂的特点是形成的絮体密实，沉降速度快，但絮体较小，卷扫作用差，处理后水的色度较深阅。在聚硅酸中同时引入两种金属离子Al3+和Fe3+，制成聚硅酸铝铁类絮凝剂，则絮凝剂不仅具有吸附架桥和电中和作用，而且能充分发挥铝、铁絮凝剂的优点，减弱彼此的缺点。在制备过程中应首先考虑到铝和铁在聚合反应中反应速度的差异，铁具有极强的亲OH能力，能以非常快的速度聚合形成多核聚合物；而铝的亲OH能力较弱，聚合反应进行缓慢，为使铁盐和铝盐能交叉共聚，制备过程中应先引入铝，而后再引入铁。以硅酸钠、氯化铝、氯化铁为原料，采用将铝盐、铁盐引入到聚硅酸溶液中的方法，制备出具有不同（Al+Fe）/Si的摩尔比与Al/Fe摩尔比的聚硅酸铝铁絮凝剂，不同（Al+Fe）/Si的摩尔比与Al/Fe摩尔比是絮凝剂的絮凝效果的主要影响因素。本专利技术中所述术语“磺化淀粉”又名淀粉硫酸酯，是在淀粉的环羟基上引入磺酸基一SO3H而制得的。磺化淀粉是一种强阴离子性的高分子物质，它在整个pH值范围内差不多均能形成稳定的高粘度溶液，其形成的亲水性溶胶具有高粘度，稳定性好，耐高低温急剧变化，对pH值变化的适应性增强等优点。淀粉是植物进行光合作用的最终产物，主要存在植物的种子和块莲中，如玉米、大米、小麦、薯类等作物。淀粉是由葡萄糖单元之间脱水缩合经糖苷键连接起来的多糖高分子化合物。根据葡萄糖缩水方式的不同，淀粉从分子结构上可分为直链淀粉和支链淀粉两类。直链淀粉几乎都是由α-D-葡萄糖通过a-D-1，4糖苷键连接而成的直链状高分子；支链淀粉的支叉位置为α-D-1，6糖苷键连接，其余部分为α-D-1，4糖苷键连接。由于淀粉中存在众多的羟基，可以进行多种修饰和化学改性，通过分子切断、重排、氧化、醚化、磺化等手段，在淀粉分子中引入各种取代基，所制备的淀粉衍生物絮凝剂，由于分子链上带有—OH等活性基团，显示出了较好的絮凝性能，特别是对纤维素、矿物质、微生物、黏土污泥等带负电的物质吸附架桥能力强。淀粉类絮凝剂具有用量少、可生物降解、无毒无污染、原料来源广且价格本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机–有机复合高分子絮凝剂，其特征在于，所述絮凝剂由包括以下重量份原料组成：聚硅酸氯化铝铁    100磺化淀粉          10~15壳聚糖            36~55硅烷偶联剂        2~8其中，所述聚硅酸氯化铝铁是由无机铝盐、无机铁盐和硅酸钠制备而得的。

【技术特征摘要】
1.一种无机–有机复合高分子絮凝剂，其特征在于，所述絮凝剂由包括以下重量份原料组成：
聚硅酸氯化铝铁100
磺化淀粉10~15
壳聚糖36~55
硅烷偶联剂2~8
其中，所述聚硅酸氯化铝铁是由无机铝盐、无机铁盐和硅酸钠制备而得的。
2.根据权利要求1所述的无机–有机复合高分子絮凝剂，其特征在于，所述聚硅酸氯化铝铁的（Al+Fe）/Si摩尔比为1.1~1.5，Al/Fe摩尔比为1~3:1。
3.根据权利要求1所述的无机–有机复合高分子絮凝剂，其特征在于，所述磺化淀粉具有直链结构且分子量为1500~3000，选自玉米淀粉、豆类淀粉、小麦淀粉和马铃薯淀粉中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的无机–有机复合高分子絮凝剂，其特征在于，所述磺化淀粉中磺酸基取代度为1.1~1.5。
5.根据权利要求1所述的无机–有机复合高分子絮凝剂，其特征在于，所述壳聚糖的分子量为15~20万，脱乙酰度为80%。
6.根据权利要求1所述的无机–有机复合高分子絮凝剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋树培，
申请(专利权)人：廊坊金诺生物科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13