一种交联型丙烯酰胺接枝淀粉的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种交联型丙烯酰胺接枝淀粉的制备方法，包括(1)淀粉与交联剂在催化剂作用下发生交联反应，制得交联淀粉；(2)交联淀粉与水混合后在氮气氛围下进行预糊化，制得糊化交联淀粉；(3)糊化交联淀粉在引发剂作用下与丙烯酰胺发生接枝共聚反应，制得接枝粗产品；(4)接枝粗产品用萃取剂洗涤分离后，用乙二醇‑冰醋酸混合液抽提精制，经干燥所得接枝共聚物精产品即为所述的交联型丙烯酰胺接枝淀粉。与现有技术相比，本发明专利技术将交联淀粉替换天然淀粉与丙烯酰胺接枝共聚制得交联型丙烯酰胺接枝淀粉，可以反应体系的粘度，交联淀粉和丙烯酰胺均不发生粘壁，产物易于出料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括(1)淀粉与交联剂在催化剂作用下发生交联反应，制得交联淀粉；(2)交联淀粉与水混合后在氮气氛围下进行预糊化，制得糊化交联淀粉；(3)糊化交联淀粉在引发剂作用下与丙烯酰胺发生接枝共聚反应，制得接枝粗产品；(4)接枝粗产品用萃取剂洗涤分离后，用乙二醇?冰醋酸混合液抽提精制，经干燥所得接枝共聚物精产品即为所述的交联型丙烯酰胺接枝淀粉。与现有技术相比，本专利技术将交联淀粉替换天然淀粉与丙烯酰胺接枝共聚制得交联型丙烯酰胺接枝淀粉，可以反应体系的粘度，交联淀粉和丙烯酰胺均不发生粘壁，产物易于出料。【专利说明】
本专利技术属于工业污水治理
，尤其涉及一种工业污水治理中重金属捕集剂 的制备方法。
技术介绍
工业污水治理中重要组成部分的重金属的捕集，其处理效果的好坏很大程度上取 决于捕集剂的性能。 重金属废水治理方法很多，其中高分子重金属捕集剂法因其能在常温和温和的pH 值条件范围内结合重金属离子，生成稳定且难溶于水的金属螯合物，反应效率较高，选择性 好，且处理重金属废水时污泥沉淀快，含水率低，同时可将部分重金属离子与其他离子分 离、回收再利用。为后续的处理提供了方便，其在处理较低浓度（l〇〇mg/L以下）的重金属废 水上占明显优势，成为目前水体重金属防治方法重点。高分子重金属捕集剂法按其来源可 分为人工合成高分子和天然高分子物质改性两大类。与合成高分子相比，改性的天然高分 子作为自然界中的可再生资源，不仅可以有效的解决合成高分子药剂价格昂贵、原料紧缺 等问题，而且其本身结构多样，分子内活性基团可选择性大，易于采用不同的改性工艺制备 成结构多样、适应不同使用目的的高分子重金属捕集剂。 改性淀粉在处理污水时不仅可以利用淀粉的半刚性链和柔性支链将污水中悬浮 的颗粒通过架挢作用絮凝沉降下来，而且因其既带有阴离子基团又带有阳离子基团，可以 通过化学和物理作用降低污水中的C0D、B0D负荷。而且与其它高分子改性捕集剂相比，它的 水溶性良好，更适合作重金属捕集剂。 丙烯酰胺接枝淀粉是淀粉与丙烯酰胺的接枝共聚物，由于具有絮凝效果好、可降 解和原料廉价易得等优点，多用作污水处理中的有机高分子絮凝剂。水溶液聚合法是制备 淀粉接枝丙烯酰胺的传统方法，由于采用水作为反应介质，三废处理少，对环境具有一定的 友好性，但是它存在聚合中产物粘壁、不易出料等问题。 根据捕集剂结构可以看出，重金属捕集剂通常含有若干配位原子，常见的有氧 (〇)、氮(N)、硫(S)和磷(P)等，这些配位原子作为供电子体可与许多重金属离子发生强烈的 螯合作用而形成沉淀。由于淀粉接枝丙烯酰胺酰胺基团中的氮原子也能与重金属离子形成 配位化合物，所以它也是一种较好的重金属捕集剂，Khalil and Farag等人(Utilization of Some Starch Derivatives in Heavy Metal Ions Removal.Journal of Applied Polymer Sci ence，1998，69 (6): 45-50)研究了 淀粉接枝丙烯酰胺对Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co 2 +、Cd2+、Pb2+等多种重金属离子的去除效果，结果表明淀粉接枝丙烯酰胺对Hg2+去除率为 92.3%，对Cu2+去除率为79.2%。即其具有较好的络合重金属离子的能力，但因淀粉接枝丙 烯酰胺易溶，造成其沉淀不完全，固液不易分离，且铜去除率较低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种工艺简单、铜去除率高、絮凝性好的交联型丙烯酰胺接枝淀 粉的制备方法，解决了现有方法水溶液聚合中出现粘壁，不易出料的问题，同时提高其络合 重金属离子的能力。 ，包括： (1)淀粉与交联剂在催化剂作用下发生交联反应，制得交联淀粉； 以环氧氯丙烷为例，反应式为： (2)交联淀粉与水混合后在氮气氛围下进行预糊化，制得糊化交联淀粉； (3)糊化交联淀粉在引发剂作用下与丙烯酰胺水溶液发生接枝共聚反应，制得接 枝粗广品； 以硝酸铈铵为引发剂为例，反应式为： CSt+Ce4+-CSt ? +Ce3+ CSt ? +AM^CSt-AM (4)接枝粗产品用萃取剂洗涤分离后，用乙二醇-冰醋酸混合液抽提精制，经干燥 所得接枝共聚物精产品即为所述的交联型丙烯酰胺接枝淀粉。 交联淀粉可以降低反应体系的粘度，而且与淀粉比较，具有更好的抗酸碱性、稳定 性和抗溶胀性;交联淀粉与丙烯酰胺水溶液聚合时溶液体系为乳白色液体，而不是淀粉与 丙烯酰胺水溶液聚合时的透明凝胶状，所以不会出现粘壁的现象，易于出料。 步骤(1)中，所述交联剂为三偏磷酸钠、三氯氧磷、丙烯醛或环氧氯丙烷，优选为环 氧氯丙烷。 步骤（1)中，环氧氯丙烷和淀粉的质量比为1:20~50，优选为1:20~40。 步骤（1)中，所述催化剂为K0H水溶液或NaOH水溶液，优选为K0H水溶液，质量分数 为10~25%，优选为10~20%，催化剂和玉米淀粉(折百计，以下同）的质量比为1:75,若碱 液浓度过高，会造成淀粉链断裂;碱液浓度过低，则影响反应速度，同时还会出现淀粉糊化 现象。 步骤（1)中，所述交联反应的温度为20~35°C，优选为20~25°C，所述交联反应的 时间为3~18h，优选为3~6h。 步骤(1)具体可以采用以下操作： 将淀粉溶于氯化钠水溶液，在催化剂下与交联剂进行反应，反应完全后，分离纯化 制得交联淀粉。氯化钠水溶液的质量分数为1~5%，玉米淀粉与氯化钠水溶液的质量比为1:1.5。反应的产物除交联淀粉外，还包括剩余碱液、氯化钠、残留的交联剂等，需要进行 分离纯化，具体可以是： (1)用质量分数为2 %的盐酸中和反应液； (2)将反应液进行洗涤、过滤。中和时能够除去交联反应后剩余的碱液，避免对后续在酸性条件下进行的接枝聚 合反应产生不良影响;洗涤、过滤则可以除去产物交联淀粉中的氯化钠及反应过程中产生 的固体杂质，避免固体杂质对后续反应产生不良影响。沉降积表示淀粉交联程度，沉降积越小，交联程度愈高。交联淀粉为立体网状结 构，交联度太高阻碍后续接枝共聚反应中其与引发剂分子的碰撞接触，不利于链引发和链 增长反应，从而使接枝共聚的单体转化率和接枝率会降低，沉降积为24~64mL，优选为40~ 46mL〇 步骤(2)中，预糊化过程的温度为83~90°C，优选为85~87°C，预糊化过程的时间 为30min。步骤(2)中，交联淀粉加入蒸馏水后，交联淀粉水溶液的浓度一般为60~100g/L。步骤(2)可以具体采用以下操作：将交联淀粉加入到蒸馏水中，在氮气下进行预糊化。 交联淀粉预糊化可以使交联淀粉中有序和无序态的淀粉分子间的氢键断裂，水分 进入淀粉粒的微晶间隙，吸水量迅速增加，粘性增大，交联淀粉分散在水中形成亲水性胶体 溶液。 步骤(3)中，所述引发剂为铈盐、过硫酸盐或锰盐的水溶液，其中，铈盐可以为硝酸 铈铵、硫酸铈铵等，过硫酸盐可以为过硫酸铵、过硫酸钾等，锰盐可以为高锰酸钾、焦磷酸锰 等。优选的，所述引发剂为硝酸铈铵水溶液。引发剂的质量分数为0.10~0.30%，优选为0.15~0.25% ;糊化交联淀粉和引发 剂的质量比为1: 〇. 20~0.50，优选为1:0.30~0.40。反应时，引发剂的浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交联型丙烯酰胺接枝淀粉的制备方法，其特征在于该方法以淀粉和丙烯酰胺为原料，包括以下步骤：(1)淀粉与交联剂在催化剂作用下发生交联反应，制得交联淀粉；(2)交联淀粉与水混合后在氮气氛围下进行预糊化，制得糊化交联淀粉；(3)糊化交联淀粉在引发剂作用下与丙烯酰胺水溶液发生接枝共聚反应，制得接枝粗产品；(4)接枝粗产品用萃取剂洗涤分离后，用乙二醇‑冰醋酸混合液抽提精制，经干燥所得的接枝共聚物精产品即为所述的交联型丙烯酰胺接枝淀粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘百山，冯群伟，王全科，韦晓燕，欧阳玉霞，胡亚雯，吴泉龙，金锦霞，
申请(专利权)人：嘉兴艾尔瑞环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33