一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂，其中，该复合絮凝剂是由质量百分比为20％‑40％的壳聚糖、15％‑30％的柠檬酸、小于20％的乙二酸、30‑60％的二乙酸钠、和1％‑5％瓜尔胶配制而成的固态复合絮凝剂。本发明专利技术提供一种上述的复合絮凝剂的应用。根据本发明专利技术的复合絮凝剂中的各组分协同作用，表现出良好的絮凝性能。而且，根据本发明专利技术的复合絮凝剂为固态形式，在配制成液态复合絮凝剂后的一年内使用，效果均不会下降，从而便于运输和长期保存，解决常用絮凝剂聚丙烯酰胺降解速度快的问题。

A non-toxic and environmentally friendly all-natural composite flocculant and its application

【技术实现步骤摘要】
一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂及其应用
本专利技术涉及混凝沉降，更具体地涉及一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂及其应用。
技术介绍
甲壳素也称几丁质(chitin)，壳多糖，学名为β-(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，分子式为(C8H13NO5)n，是来源于海洋无脊椎动物的外壳，真菌细胞壁和昆虫的外角质层和内角质层的一类天然高分子聚合物，它属于氨基多糖。甲壳素有α，β，γ三种晶型。由于大分子间强的氢键作用，导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质，结晶构造坚固，一般不熔化，也不溶于一般的有机溶剂和酸碱，化学性质非常稳定，应用有限。甲壳素结构式如下所示：壳聚糖也称几丁聚糖(chitosan)，它是由几丁质在碱性条件下加热，脱去N-乙酰基后生成的。其学名为β-(1，4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。几丁聚糖外观是白色或淡黄色半透明状固体，略有珍珠光泽。壳聚糖结构式如下所示：由虾、蟹壳制取甲壳素、壳聚糖的简要流程包括：虾或蟹壳-脱钙-脱蛋白-甲壳素-脱酰基-壳聚糖。甲壳素若脱去分子中的乙酰基就可以转化为壳聚糖。壳聚糖，壳聚糖由于它的大分子结构中存在大量氨基，从而大大改善了甲壳素的溶解性和化学活性，因此在工业、农业、医药、化妆品、环境保护、水处理等领域有极其广泛的用途。因原料和制备方法不同，分子量也从数十万至数百万不等，不溶于水和碱溶液，可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸，不溶于稀的硫酸、磷酸。同时在稀酸中，壳聚糖的主链会缓慢水解，溶液黏度会逐渐降低。壳聚糖是一种天然高分子，由虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类的甲壳素脱乙酰基制得，壳聚糖是由葡糖胺和N-乙酞基葡糖胺组成的碱性多糖，具有生物相溶性、生物可降解性、吸附性和无毒性等良好性质。壳聚糖大分子中具有稳定的环状结构和大分子之间存在强的氢键作用，分子结构呈紧密的结晶态状，使之溶解性能很差，其不能直接溶于水和大多数有机溶剂的特点制约了在环保行业的使用。现在环保要求越来越严，混凝沉降做为一个无法替代的处理工艺被广泛使用。混凝沉降系统由混凝和絮凝这两个过程组成，其中，混凝一般指使被处理对象脱稳、破乳的过程，而絮凝是指使用水溶性高分子聚合物加速固体和液体分离的过程。在混凝沉降系统中，混凝剂起到非常关键的混凝作用，而絮凝剂起到非常关键的絮凝作用。具体地，水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时，其布朗运动的能量足以阻止重力的作用，而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且，悬浮颗粒表面往往带电(常常是负电)，颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大，从而增加了悬浮液的稳定性。混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电，使颗粒“脱稳”。于是，颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用，互相结合变大，以利于从水中分离。混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物，多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。絮凝过程就是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。架桥就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上，促进颗粒与颗粒聚集。絮凝剂为有机聚合物，多数分子量较高，并有特定的电性(离子性)和电荷密度(离子度)。絮凝剂通过自身的极性基或离子基团与质点形成氢键或离子对，加之范德华力而吸附于质点表面，在质点间进行桥连形成体积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。现常用的混凝剂(如碱式氯化铝PAC/聚合硫酸铁PFS等)与絮凝剂(如聚丙烯酰胺PAM)配合使用会增加盐分，不可避免地存在二次污染的可能，铁盐、铝盐类无机絮凝剂具有用法简单、生产工艺成熟等优点，但存在絮凝效果差、用量大、产泥量大、易造成二次污染等缺点。在一些特殊场合，如絮凝沉降后分离物用于堆肥、有机肥或施工工地的泥浆水处理或鱼塘水处理等方面无法实现。现常用高分子絮凝剂聚丙烯酰胺，含有微量的丙烯酰胺单体，丙烯酰胺在2类致癌物清单中，其在饮用水、自然水体中应适量或谨慎使用。而且，絮凝剂聚丙烯酰胺在配制好后需尽快使用，因其在自然环境下会自动降解，粘度及分子量大幅下降，两周基本即无法达到预期使用效果。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的会导致二次污染的问题，本专利技术旨在提供一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂及其应用。本专利技术提供一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂，其中，该复合絮凝剂是由质量百分比为20％-40％的壳聚糖、15％-30％的柠檬酸、小于20％的乙二酸、30-60％的二乙酸钠、和1％-5％瓜尔胶配制而成的固态复合絮凝剂。根据本专利技术的复合絮凝剂中的各组分协同作用，壳聚糖分子链上分布着大量的游离羟基和氨基而带有大量的正电荷以具备阳离子型聚电解质的特点，使其作为絮凝剂可以对水体中的重金属离子通过络合作用、与带负电荷的悬浮颗粒通过电中和作用、与微生物污染物通过一系列不同作用而表现出良好的絮凝性能；壳聚糖的糖苷键是对酸不稳定的半缩醛结构，柠檬酸与二乙酸钠的配合可使壳聚糖在水中经机械搅拌经数十分钟即溶解，即在二乙酸钠的协同增效作用下加速其溶解效率；由于乙二酸在16.6度左右即为液态，因此复配固态复合絮凝剂应当确保乙二酸的质量百分比小于20％；瓜尔胶是一种阳离子水溶性高分子聚合物，为植物提取的天然原料，通常作为增稠剂使用，与纤维素结构相同，在絮凝过程中与壳聚糖配合使用，起到协同增效作用，可以增强架桥能力和电中和能力，使絮体更大、絮凝速度更好，泥水分离效果更好。而且，根据本专利技术的复合絮凝剂为固态形式，在配制成液态复合絮凝剂后的一年内使用，效果均不会下降，从而便于运输和长期保存，解决常用絮凝剂聚丙烯酰胺降解速度快的问题。优选地，该壳聚糖的分子量介于20000道尔顿-200万道尔顿之间。如果分子量太低，壳聚糖溶解后粘度较低、凝聚力较差，絮凝效果不好；如果分子量太高，壳聚糖较难制备，成本较高。优选地，通过将甲壳素的官能团-NHCOCH3脱乙酰基(-COCH3)后只留下氨基(-NH2)官能团来制备该壳聚糖。优选地，脱乙酰的质量百分比为55-95％，即已脱除乙酰基(-COCH3)的甲壳素占总甲壳素脱的比例为55-95％。因此，根据本专利技术的天然高分子壳聚糖的原料来源非常广泛，其前体甲壳素在自然界中的含量仅次于纤维素。本专利技术提供一种上述的复合絮凝剂的应用，其中，该固态复合絮凝剂投入到废水中进行废水处理。使得废水中的悬浮物(例如不溶性物质、颗粒、大分子有机物蛋白质、油脂、胶体)进行架桥与电中和反应，产生易与水分离的不溶性絮体等，使污染物与废水快速分离，达到处理的目的。优选地，该固态复合絮凝剂投入水中进行搅拌得到液态复合絮凝剂后再投入废水中进行废水处理。具体地，本专利技术的固态复合絮凝剂通过特定组成配置，可以像其他絮凝剂一样简单快速地溶解于水中，在需要使用时实现随用随配，使其能够广泛地应用于污水处理系统。优选地，将固态复合絮凝剂投入水中后用小型搅拌机进行搅拌。在一个优选的实施例中，搅拌机的转速为80转/分钟(即80rpm)，搅拌时间为30分钟。优选地，将1g-20g固态复合絮凝剂溶于100ml的水中进行搅拌得到液态复合絮凝剂。由此得到的液态复合絮凝剂的粘度在800cps-8000cps之间。优选地，液态复合絮凝剂的液体量按0.1ml/l-10ml/l(也可以表示为0.1g/ml-10g/ml)投本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂，其特征在于，该复合絮凝剂是由质量百分比为20％‑40％的壳聚糖、15％‑30％的柠檬酸、小于20％的乙二酸、30‑60％的二乙酸钠、和1％‑5％瓜尔胶配制而成的固态复合絮凝剂。

【技术特征摘要】
1.一种无毒环保的全天然的复合絮凝剂，其特征在于，该复合絮凝剂是由质量百分比为20％-40％的壳聚糖、15％-30％的柠檬酸、小于20％的乙二酸、30-60％的二乙酸钠、和1％-5％瓜尔胶配制而成的固态复合絮凝剂。2.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于，该壳聚糖的分子量介于20000道尔顿-200万道尔顿之间。3.一种根据权利要求1-2中任一项所述的复合絮凝剂的应用，其特征在于，该固态复合絮凝剂投入到废水中进行废水处理。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，该固态复合絮凝剂投入水中进行搅拌得到液态复合絮凝剂后再投入废水中进行废水处理。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新亚，马鲁铭，刘瑞，
申请(专利权)人：上海尚析环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31