一种化学键合天然高分子絮凝剂的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种化学键合天然高分子絮凝剂的应用，属于水处理技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种化学键合天然高分子絮凝剂的应用


[0001]本专利技术应用于水处理领域，具体涉及到一种化学键合天然高分子絮凝剂的应用
。

技术介绍

[0002]随着我国经济发展模式逐步转向高质量发展，国家对环境保护重视程度不断加深，推动经济社会可持续发展
。
因此，环境治理过程中，不仅要保证出水结果达到国家要求，整个治理过程也应符合无害绿色，采用环保的治理材料和工艺方法
。
[0003]印染废水已成为我国目前主要有害
、
难处理的工业废水之一
。
随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步，新型助剂
、
染料
、
整理剂等在印染行业中被大量使用，进一步加重了印染废水脱色处理的难度，特别是水溶性良好的染料物质
。
印染废水属于含有一定量有毒物质的有机废水，含有残余染料
、
染色助剂
、
酸碱以及一些重金属
。
其中残余染料及助剂构成了废水中有机污染物的主要成分，并使废水带有特殊的颜色
。
废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，影响水生生物和微生物生长，不利于水体自净，同时易造成视觉上的污染
。
严重污染的水体会影响到人类的健康
。
因此，对染料的排出必须严格控制，尤其是对那些毒害严重的染料，如酞青铜盐类染料和一些偶氮类染料
。
[0004]此外，我国一些低于Ⅲ类水质的地表水源水主要呈有机微污染物特征，这类水体中主要指标：化学需氧量
(COD)、
高锰酸盐指数和五日生化需氧量
(BOD5)
等超标，需要通过进一步处理以提高其水质，进而满足其作为水源水使用的要求
。
其中，天然有机物
(NOMs)
是地表水源水中有机微污染物的主要来源，其主要成分包括腐殖质和微生物分泌物
(
多糖
、
蛋白质
、
脂类和小分子的酸
)
等
,
这些物质是饮用水氯化消毒副产物
(DBPs)
的主要前体物质，并且会参与水中重金属的迁移和转化，能够增强水体中胶体颗粒的负电性
、
稳定性和分散性，促进管网系统的腐蚀以及微生物的生长，天然有机物还具有生物富集的特点，会对环境和人体造成长期的影响
。
此外，部分
NOMs
水溶性良好，且还会与地表水中大量共存的无机胶体颗粒相互作用，形成复杂缔合物，增加污染物表面电荷密度，阻碍无机胶体颗粒间结合，加大净水处置难度
。
[0005]混凝法在工业废水和地表水处理中，是一种很重要的物化处理方法
。
这种水处理方法应用广泛，各种污染指标去除率高
。
在水处理实践过程中，选择合适的混凝剂
/
絮凝剂，对于达到最优的混凝效果和降低环境危害是至关重要的
。
目前常用混凝剂包括无机混凝剂和有机混凝剂，以铝盐和铁盐为代表的无机混凝剂应用最为广泛，具有原料易得
、
成本较为低廉等很多优势
。
但是无机混凝剂在使用过程中也有投加量较大，残留有毒物质等不足，基于这些缺点，有机高分子絮凝剂的开发受到关注
。
有机高分子絮凝剂的分子质量比较大，而且含有大量的中性或者带电的官能团，这些都使其具有更加良好的絮凝效果
。
根据其性质和来源的不同，还可以细分为合成高分子絮凝剂和天然高分子改性絮凝剂
。
合成高分子材料会消耗地球上的不可再生资源，而且残留物质会对水体造成二次污染，而天然高分子絮凝剂的原料来源于自然界中存在的天然有机物，价格低廉
、
来源广泛而且可以再生，没有二次污染，被誉为“21
世纪绿色絮凝剂”。
[0006]由于天然有机高分子存在分子量有限且易发生生物降解
、
表面不带电荷或电荷量低
、
在水中溶解性差等，因此通常针对天然高分子分子链上活性基团多
、
可设计性强的特点，通过化学改性
(
如醚化
、
接枝
、
酯化
、
交联等
)
来克服原生天然高分子自身的不足
。
从近年来关于天然高分子基絮凝剂的研究报道来看，具有一定应用价值的天然高分子基絮凝剂几乎都是化学改性的天然高分子絮凝剂，又被称为半合成絮凝剂
。
按照原料来源的不同，天然高分子絮凝剂可大致分为淀粉基絮凝剂
、
壳聚糖基絮凝剂
、
纤维素基絮凝剂
、
木质素基絮凝剂
、
其它多糖基絮凝剂
、
蛋白质基絮凝剂等
。
一般地说，醚化型改性天然高分子絮凝剂可以明显改善长分子链的带电性质，使醚化产物主链带有特定的电荷，通过增强电中和作用来明显改善絮凝剂的絮凝性能
。
[0007]然而，絮凝法主要处理对象是水体中不溶或难溶的有机
/
无机胶体颗粒，对于水溶性有机物去除效果普遍不佳，例如：水溶性染料
、
地表水中溶解性天然有机物
(
腐殖质
、
蛋白
、
多糖类等
)
等物质
。
目前市场常用的无机混凝剂如聚合氯化铝等对于此类废水的絮凝效果较差，且存在投加量大，水体残留有害物质多的缺点，同时一些常见的常规阳离子改性絮凝剂的效果也有限
。
这主要是由于常规絮凝剂尽管具有良好的电荷密度，但分子量较小，絮凝上述水溶性有机物性能不佳
。
而对于常规的天然高分子醚化产物，仍然存在分子量有限等问题，因此本专利技术提出，将改性后的主链带电天然高分子通过化学键合的方式进一步改性，改善其分子量较低，粘结架桥作用较弱等不足，提高其分子量及应用范围和效率
。
此种絮凝剂可以明显提高絮体尺寸及密实度，加强沉降性能，增强实际絮凝效果，且具有成本低
、
效果好
、
绿色无二次污染的优点，符合水处理行业的发展趋势
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种化学键合天然高分子絮凝剂的应用，该化学键合天然高分子絮凝剂是新物质，该絮凝剂的水溶解性好，为
100g
水可以溶解
25
‑
50g
，主要应用于处理一些较难絮凝处理的工业废水与地表水等中的水溶性有机物中，达到有效去除污染物的效果，同时能够取代对于环境有二次污染的传统混凝剂，保证水体的清洁和安全
。
这种化学键合高分子絮凝剂可以很大程度上提高对一些较难絮凝处理的工业废水与地表水等中的水溶性有机物的去除效果，相比于常规的无机混凝剂和未经化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种化学键合天然高分子絮凝剂的应用，其特征在于：所述化学键合天然高分子絮凝剂作为絮凝剂用于处理工业废水与地表水中的水溶性有机物；达到有效去除污染物的效果；所述的天然高分子絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)
将淀粉
、
纤维素或壳聚糖分散在质量百分比浓度为1‑
30
％氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，氢氧化钠或氢氧化钾溶液的溶剂为水
、
异丙醇或水和异丙醇混合溶剂，其中水与异丙醇的质量比为
1:0.2
‑
1:5
，碱化
0.5
‑2小时；之后，加入3‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵
CTA
质量百分比浓度为
20
‑
60
％的水溶液，加入量使
CTA
和天然高分子质量比为
0.8:1
‑
1.5:1
，在
30
‑
70℃
下反应
0.5
‑6小时，反应完成后加入沉淀剂进行沉淀分离，得到主链阳离子化天然高分子絮凝剂；
(2)
将步骤
(1)
所得的主链阳离子化天然高分子絮凝剂溶解在水中，配置成主链阳离子化天然高分子絮凝剂质量百分比浓度为5％
‑
15
％的溶液，向溶液中加入氢氧化钠或氢氧化钾调节溶液
pH
值，使阳离子化天然高分子溶液的
pH
为8‑
12
，随后缓慢滴加化学键合试剂，加入的化学键合剂与主链阳离子化天然高分子絮凝剂的质量比为
0.5:1
‑
2.5:1
，在
45
‑
65℃
下反应6‑
12
小时，然后用沉淀剂沉淀分离产物并烘干，制得化学键合天然高分子絮凝剂
。2.
根据权利要求1所述的化学键合天然高分子絮凝剂的应用，其特征在于：所述的化学键合天然高分子絮凝剂是将通过醚化改性的主链阳离子化天然高分子絮凝剂在碱性条件下通过化学键合试剂进行化学键合反应得到化学键合增强天然高分子絮凝剂；所述的化学键合天然高分子絮凝剂中，3‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵
(CTA)
提供阳离子的单体，主链季铵盐基团取代度为5‑
80
％，化学键合天然高分子絮凝剂的溶解性为
100g
水可以溶解
25
‑
50g
；所述的化学键合天然高分子絮凝剂是由淀粉
、
纤维素或壳聚糖和3‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵
(CTA)
通过醚化反应，再加入化学键合剂进行反应制得
。3.
根据权利要求2所述的化学键合天然高分子絮凝剂的应用，其特征在于：所述步骤
(1)、(2)
沉淀剂为无水乙醇或丙酮中的一种或几种的组合
。4.
根据权利要求2所述的化学键合天然高分子絮凝剂的应用，其特征在于：所用化学键合试剂可以是环氧氯丙烷
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琥，王禹洋，胡潘，陈炜，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：