一种淀粉絮凝剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种淀粉絮凝剂，其制备方法包括：以阴离子聚丙烯酰胺为母体，与甲醛发生羟甲基反应，再与配体鸟嘌呤发生接枝反应，得到具有所述淀粉絮凝剂。本发明专利技术制备方法简单，操作方便，产率高；将阴离子聚丙烯酰胺进行改性，使其具有机械强度高，热稳定性好。本发明专利技术还公开了所述淀粉絮凝剂在处理淀粉废水中的应用及在吸附碱性品红中的应用。本发明专利技术所得淀粉絮凝剂是可分离富集的功能材料，含有较多的氮原子和功能基团，对淀粉有较好的絮凝性，对碱性品红有较好的吸附性能。

Starch flocculating agent, preparation method and application thereof

The invention discloses a starch flocculant, the preparation method comprises: with anionic polyacrylamide matrix occurred hydroxymethyl reaction with formaldehyde, and then reacted with ligand of guanine, having the starch flocculant. The preparation method of the invention is simple, the operation is convenient, and the yield is high; the anionic polyacrylamide is modified to have the advantages of high mechanical strength and good thermal stability. The invention also discloses the application of the starch flocculant in the treatment of the starch wastewater and the application in the adsorption of the basic fuchsin. The starch flocculant obtained by the invention is a functional material which can be separated and enriched, contains more nitrogen atoms and functional groups, has better flocculation property for starch, and has better adsorption property to basic fuchsin.

【技术实现步骤摘要】
一种淀粉絮凝剂及其制备方法和应用
本专利技术属于絮凝
，涉及一种淀粉絮凝剂及其制备方法和应用。
技术介绍
淀粉是一种非常基础的工业加工应用原料，其应用不仅在食品而且在医药、饲料、纺织、化工等行业。现在很多淀粉厂排出的废水内淀粉很高，而淀粉废水是食品工业中污染最严重的废水之一，排放之后影响环境，浪费资源，在淀粉加工过程中如果处理不当会产生高浓度酸性有机物，其含量随生产量的波动而改变，其COD值通常在2000-10000mg/L，因此认真对待处理这些废水非常重要。调查研究，废水中的溶解性淀粉容易腐败发酵，使水质的颜色发黑气味发臭，废水排到大小的江河里会消耗水中的溶解氧，导致藻类及水生植物繁殖，废水量大时会导致河流严重缺氧，水体中的物质厌氧腐败，散发恶臭的难闻气味，鱼类、虾类、贝类等动物可能会因此而缺氧甚至窒息死亡。且此类废水富含钾素、氮素、有机质等大量营养物质，国家环保总局在国家环境科技发展“十五”计划纲要指出，继续把淀粉工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究，而如何将其回收利用，实现环境效益和社会效益的有效结合，具有重要意义。国内外目前常用的处理方法总体上可分为生化法和化学絮凝沉法，它们各有利弊。生物法是利用微生物的新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解，而好氧生物法需要充氧，动力消耗大，无能量回收，微生物所需营养多和污泥量大等适合处理低浓度的有机废水，而淀粉废水的COD一般较大，所以在淀粉废水的处理中单独应用的较少。而絮凝沉淀法作为一种成本较低的水处理方法应用广泛。其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能，所以絮凝剂是絮凝法水处理技术的关键。絮凝剂可分为无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂和复合型絮凝剂，追求高效、廉价、环保是絮凝剂研制者们的目标。阴离子聚丙烯酰胺是常用的高分子絮凝剂，在污水处理、化工、石油酒精厂的流失及酒糟的回收等领域被广泛应用。其特点是絮凝性，粘合性。因此也是最受人们关注的，其重要性是生产成本远低于阳离子高分子絮凝剂和两性高分子絮凝剂。用作淀粉厂及酒精厂的流失淀粉及酒糟的回收。通过上述对中国水资源和水污染的现状描述，以及聚丙烯酰胺的合成以及改性和应用方面的陈述，阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂的应用在水处理技术中发挥着重要作用。接枝聚丙烯酰胺可以作为一种亲水性聚合物，当前已应用于有机工业，生物医学、水的净化处理、食品工业、重金属回收、悬浮物的絮沉。此聚合物具有多种功能官能团，如羧基、氨基、羟基或磺酸基等。利用胺甲基化反应(Mannich反应)即羟甲基反应和接枝反应在阴离子聚丙烯酰胺主链上引入含氨基的基团，当引入的基团为氨基或者其他基团时，就可以提升物质本身的功能性，拓展改性物质的在其他方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的上述技术和成本问题，提供一种淀粉絮凝剂及其制备方法和应用，本专利技术以阴离子聚丙烯酰胺为母体，与配体鸟嘌呤进行反应，能够获得具有较高功能基转化率的改性聚丙烯酰胺，所得改性聚丙烯酰胺对淀粉具有良好的絮凝性能，且对碱性品红有较好的吸附效果。为解决上述技术难题，本专利技术采用以下技术方案：一种淀粉絮凝剂，包含如式(Ⅰ)所示的重复单元：所述淀粉絮凝剂的特性粘度为850～910mg/mL。所述淀粉絮凝剂的结构中，母体聚丙烯酰胺是能吸附微粒官能团的线性高分子化合物，能将微粒吸附在一起形成团状物聚丙烯酰胺长碳链，在微粒之间起着架桥作用。以聚丙烯酰胺为高分子骨架通过与试剂发生反应连接功能基团，从而制备可分离富集的功能材料。配体鸟嘌呤中具有多个功能基团，能提供孤对电子，用甲醛使配体鸟嘌呤与支链上的酰胺基发生胺化接枝反应，生成多胺型阴离子有机高分子的絮凝剂。所述淀粉絮凝剂的制备方法，包括：以具有如(Ⅱ)所示重复单元的阴离子聚丙烯酰胺为母体，与甲醛发生羟甲基反应，再与结构如(Ⅲ)所示的配体发生接枝反应，得到所述淀粉絮凝剂；所述制备方法具体包括：(1)将阴离子聚丙烯酰胺溶于水中，加入甲醛水溶液进行羟甲基反应，得混合物；(2)在步骤(1)得到的混合物中加入所述配体进行接枝反应，得聚合物；(3)将步骤(2)得到的聚合物浸泡在溶剂中，经水洗涤后，冷冻干燥得所述淀粉絮凝剂。优选地，步骤(1)中，将阴离子聚丙烯酰胺溶于水中，所得阴离子聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.5～5％。优选地，步骤(1)中，所述甲醛水溶液的质量分数为20～50％。优选地，步骤(1)中，所述阴离子聚丙烯酰胺与甲醛水溶液的投加比例为1g：0.1～8mL，在该比例范围内，甲醛的利用率随甲醛投加比例的增加先增加后减小，由于阴离子聚丙烯酰胺与甲醛反应生成羟甲基聚丙烯酰胺中间体，再与配体进行接枝反应，若甲醛含量过高，易发生交联，会降低产品的稳定性；进一步优选，所述阴离子聚丙烯酰胺与甲醛水溶液的投加比例为1g：2～8mL；最优地，所述阴离子聚丙烯酰胺与甲醛水溶液的投加比例为1g：3mL，此时甲醛的利用率最高，达到87.6％。优选地，步骤(1)中，所述羟甲基反应的温度为25～35℃。优选地，步骤(1)中，所述羟甲基反应的时间为2～5h。优选地，步骤(2)中，所述配体与步骤(1)中阴离子聚丙烯酰胺的投加比例为1g：3～8mmol，随着配体投加比例的增加，所得淀粉絮凝剂的分子量先增加，然后增加趋势趋于平缓。由于随着反应时间的增加，聚合接枝反应不断进行，聚合物的分子链不断的加长，使聚合物的分子量不断的增加，而当反应进行到一定时间时，由于主链上可接枝的分子链数量有限，总分子量停止增加。优选地，步骤(2)中，所述接枝反应的温度为50～100℃，制备的淀粉絮凝剂的分子量是随温度的升高而增大，最后趋于平衡；由于接枝反应温度的升高可以提高溶液中的配体向母体(阴离子聚丙烯酰胺)主链上的反应活性位点扩散的速率，并且增大了活性位点配体的浓度，促进聚合反应的进行。进一步优选，所述接枝反应的温度为70～100℃。在该温度范围内，所得淀粉絮凝剂的分子量最大。优选地，步骤(2)中，所述接枝反应的pH为6～8，所得淀粉絮凝剂的分子量随着pH的升高先增大后减小；进一步优选，所述接枝反应的pH为7.5，该pH下，反应环境的游离的氢离子和氢氧根离子相互作用没有干扰聚合反应。优选地，步骤(2)中，所述接枝反应的时间为8～15h。优选地，步骤(3)中，所述溶剂为质量分数为20～50％的甲醛水溶液。优选地，步骤(3)中，所述冷冻干燥的温度为-60～-40℃。本专利技术还提供了一种所述淀粉絮凝剂在处理淀粉废水中的应用。本专利技术还提供了一种所述淀粉絮凝剂在吸附碱性品红中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)原料来源广泛，价格低廉；(2)本专利技术制备方法简单，操作方便，产率高；(3)将阴离子聚丙烯酰胺进行改性，使其具有机械强度高，热稳定性好；(4)反应溶剂以及反应物均绿色无毒，节约成本，保护环境，减少了二次污染；(5)本专利技术提供的淀粉絮凝剂是可分离富集的功能材料，含有较多的氮原子和功能基团，对淀粉有较好的絮凝性，对碱性品红有较好的吸附性能；(6)本专利技术提供的淀粉絮凝剂的反应路线简单，合成方法操作方便，只需要母体与甲醛反应生成羟甲基化聚丙烯酰胺中间体后然后与配体发生接枝反应两步即可，条件容易达到，无需大型仪器设备，所以容易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淀粉絮凝剂，其特征在于，包含如式(Ⅰ)所示的重复单元：

【技术特征摘要】
1.一种淀粉絮凝剂，其特征在于，包含如式(Ⅰ)所示的重复单元：所述淀粉絮凝剂的特性粘度为850～910mg/mL。2.根据权利要求1所述的淀粉絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括：以具有如(Ⅱ)所示重复单元的阴离子聚丙烯酰胺为母体，与甲醛发生羟甲基反应，再与结构如(Ⅲ)所示的配体发生接枝反应，得到所述淀粉絮凝剂；3.根据权利要求2所述的淀粉絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：(1)将阴离子聚丙烯酰胺溶于水中，加入甲醛水溶液进行羟甲基反应，得混合物；(2)在步骤(1)得到的混合物中加入所述配体进行接枝反应，得聚合物；(3)将步骤(2)得到的聚合物浸泡在溶剂中，经水洗涤后，冷冻干燥得所述淀粉絮...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊春华，闵嘉芯，李卓厉，蔡晓恬，厉炯慧，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33