一种壳聚糖改性高分子絮凝剂及其制备方法和应用

本发明属于污水处理用絮凝剂领域，具体涉及一种壳聚糖改性高分子絮凝剂。

背景技术：

1、壳聚糖是自然界中含量仅次于纤维素的第二大丰富的生物多糖，具有优异的生物官能性、生物相容性、无毒、抗菌性和生物降解性等特点，是一种天然环保的水处理剂。

2、专利文献cn103864991a公开了一种壳聚糖接枝共聚物絮凝-杀菌剂的制备方法，该方法以壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺为原料，在氮气保护下，以过硫酸盐为引发剂，引发接枝共聚，得到兼具有絮凝和杀菌双效作用的壳聚糖接枝共聚物。但该类絮凝剂在水中容易分解释放出丙烯酰胺等单体，而丙烯酰胺具有极强的毒性，严重时导致神经毒性作用，使得在水处理时存在较大的安全风险。

技术实现思路

1、针对上述壳聚糖接枝共聚物絮凝剂的不足，本发明提供一种更安全且絮凝效果更好的壳聚糖改性高分子絮凝剂。

2、本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

3、一种壳聚糖改性高分子絮凝剂，所述壳聚糖改性高分子絮凝剂为壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵和 n, n-二甲基丙烯酰胺的三元接枝共聚物。

4、发明人用 n, n-二甲基丙烯酰胺替代丙烯酰胺，不仅能避免絮凝剂释放出丙烯酰胺单体，提高了絮凝剂使用的安全性，还意外地发现酰胺氮位上引入的两个甲基能显著提高絮凝剂的絮凝效果，降低水处理时絮凝剂的投加量，并提高絮凝剂的循环使用性能。

5、优选地，壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵和 n, n-二甲基丙烯酰胺的质量比为1:1~3:1~3，更优选地为1:1.5~2:2.5~2。

6、上述壳聚糖改性高分子絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

7、将壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵、 n, n-二甲基丙烯酰胺和引发剂混合共聚反应，得到所述的壳聚糖改性高分子絮凝剂。

8、优选地，所述反应的温度为40~60℃，时间为2h~4.5h。

9、优选地，所述引发剂为过硫酸铵。

10、更优选地体系中过硫酸铵的初始浓度为0.005~0.035 mol/l。

11、优选地，

12、（1）将壳聚糖溶于浓度为1wt%的乙酸溶液，搅拌加热至反应温度，通入惰性保护气体；

13、（2）接着加入引发剂，搅拌一定时间；

14、（3）最后加入二甲基二烯丙基氯化铵和 n, n-二甲基丙烯酰胺，反应一定时间后，得到所述的壳聚糖改性高分子絮凝剂。

15、更优选地，步骤（2）的搅拌时间在15min以上。

16、共聚反应结束后，产物可以用丙酮乙醇混合溶剂进行抽提，以纯化壳聚糖改性高分子絮凝剂。

17、优选地，丙酮乙醇的体积比为2:3。

18、上述壳聚糖改性高分子絮凝剂在阴离子偶氮染料污水处理中的应用。

19、优选地，所述阴离子偶氮染料为苋菜红、刚果红、酸性橙g。

20、优选地，污水处理时的ph值为2~10。

21、有益效果

22、与现有壳聚糖-二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺三元接枝共聚物絮凝剂相比，本发明的壳聚糖改性高分子絮凝剂在水处理时更加安全可靠，且絮凝效果更佳，投加量更少，具有优异的循环使用性能。

技术特征：

1.一种壳聚糖改性高分子絮凝剂，其特征在于：所述壳聚糖改性高分子絮凝剂为壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵和n,n-二甲基丙烯酰胺的三元接枝共聚物。

2.根据权利要求1所述的壳聚糖改性高分子絮凝剂，其特征在于：壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵和n,n-二甲基丙烯酰胺的质量比为1:1~3:1~3，优选地为1:1.5~2:2.5~2。

3.权利要求1或2所述的壳聚糖改性高分子絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述反应的温度为40~60℃，时间为2h~4.5h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵，优选地体系中过硫酸铵的初始浓度为0.005~0.035 mol/l。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）的搅拌时间在15min以上。

8.权利要求1或2所述的壳聚糖改性高分子絮凝剂在阴离子偶氮染料污水处理中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述阴离子偶氮染料为苋菜红、刚果红、酸性橙g。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：污水处理时的ph值为2~10。

技术总结
本发明公开了一种壳聚糖改性高分子絮凝剂。所述壳聚糖改性高分子絮凝剂为壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵和N,N‑二甲基丙烯酰胺的三元接枝共聚物。与现有壳聚糖‑二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺三元接枝共聚物絮凝剂相比，本发明的壳聚糖改性高分子絮凝剂在水处理时更加安全可靠，且絮凝效果更佳，投加量更少，具有优异的循环使用性能。

技术研发人员：汤霞,何义,魏燕,蒋天冰
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24