專利名稱：甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑及其制備方法，屬于水處理絮凝技術領域。
背景技術：
目前自來水廠使用的自來水的原水，多數(shù)取自于地表水、河水、湖水，由于受到工業(yè)廢水排放及其他因素的影響，原水中常含有重金屬離子，如As5+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、Ni2+、Cr3+、Cr6+等，這些離子超標時，直接影響人們的身體健康。
向廢水或原水中加入絮凝劑，對水體中的膠體、懸浮固體及溶解性有機物通過物理化學作用，從而去除水和廢水中的濁度、COD(化學需氧量)、色度、懸浮固體以及其它物質(zhì)，可使廢水或原水的水質(zhì)得到凈化。目前使用的絮凝劑主要有無機絮凝劑和有機高分子絮凝劑兩大類。有機水處理絮凝劑目前使用較多的是PAM(聚丙烯酰胺)，是用化工原料丙胺酰胺聚合生成，目前國產(chǎn)聚丙烯酰胺的主要缺點有產(chǎn)品分子量較低，殘余大量有毒丙烯酰胺單體，不能用于給水處理中。同時PAM是一種致癌物質(zhì)，長久之下給人的身體造成危害。無機水處理絮凝劑目前使用較為廣泛的PAC(含鋁、鐵系列絮凝劑)，缺點主要有使用量大，其用量通常是有機水處理絮凝劑的十倍以上；絮體量大，沉淀速度慢，脫水困難，最終處置成本高；而且近年來醫(yī)學界研究表明，長期飲用含鋁高的水易引起下列疾病老年性癡呆癥，記憶力減退，使骨質(zhì)變得疏松軟化，腎功能失調(diào)，腎衰竭及尿毒癥，使血液和心血管發(fā)生疾?。粚w細胞及生殖細胞有致突變的作用。歐美許多發(fā)達國家制定了飲用水中鋁的限制指標。在我國衛(wèi)生部即將頒發(fā)的《生活飲用水衛(wèi)生標準》中也將鋁列為飲用水水質(zhì)控制指標之一，并明確規(guī)定飲用水中鋁含量不得高于0.2mg/l。
甲殼素/殼聚糖是從天然的蝦殼、蟹殼中提取或以糧食為原料通過生物工程方法制得的，因而無毒、無味、安全，它是一種綠色環(huán)保的有機高分子絮凝劑，由于其含有羥基、羧基、氨基及其他活性基團，因而可吸附水中的固體顆粒、有機物和重金屬等，達到凈化自來水的目的，使原水中混濁度降低到國家生活飲用水標準3度以內(nèi)，同樣由于它的吸附作用，甲殼素/殼聚糖還可以吸附重金屬離子和鹵代烷，可以降低癌癥和肝病的發(fā)病率。中國專利00109435.1提出了一種殼聚糖水處理絮凝劑的制備方法，使蝦蟹殼脫去無機鹽，進行固液分離，烘干得到脫無機鹽產(chǎn)物，使蝦蟹殼脫去蛋白質(zhì)，將反應體系進行固液分離，烘干得到甲殼素產(chǎn)物，脫去乙?；?，將反應體系進行固液分離，烘干得到的固體顆粒即為殼聚糖水處理絮凝劑產(chǎn)品。眾所周之，殼聚糖在水中具有較差的溶解性，因此，單純使用殼聚糖作為絮凝劑效果不佳，用量較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，克服現(xiàn)有殼聚糖絮凝劑產(chǎn)品溶解性差，水處理效果不佳，絮凝劑使用量大的不足，降低水處理成本。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑的制備方法。
本發(fā)明的技術方案如下甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，按重量百分含量其組成如下甲殼素/殼聚糖 0.25-5％溶解甲殼素/殼聚糖的有機酸 1-10％水 85-98.75％所述的有機酸是甲酸、乙酸、檸檬酸、苯甲酸、氯磺酸、水楊酸之一或其混合酸，如果使用檸檬酸與甲酸、乙酸、苯甲酸、氯磺酸或水楊酸等有機酸的混合酸，得到的水處理絮凝劑絮凝效果更佳，這是由于檸檬酸具有較多的H+，能夠很好的溶解甲殼素和殼聚糖，其加入量占有機酸總量的5-15％，若加入太多，影響絮凝效果。
考慮到目前甲殼素與殼聚糖的市場價格因素(甲殼素每噸3-4萬元，殼聚糖每噸8-9萬元)，選用甲殼素加殼聚糖是明智的。在加入的甲殼素/殼聚糖總量中，殼聚糖在甲殼素/殼聚糖中占70-80％，當然也可單獨使用殼聚糖，其中甲殼素脫乙酰度45％-55％，殼聚糖脫乙酰度為56％-96％。
所述的水可以使用經(jīng)凈化后進入管網(wǎng)系統(tǒng)的飲用自來水。最終制得的絮凝劑pH值在2-4，比重在1.01-1.05之間。
甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑的生產(chǎn)工藝過程如下首先將水與甲殼素/殼聚糖按計算量混合，使最終甲殼素/殼聚糖溶液濃度在0.25％-5％之間，反應溫度控制在20-50℃攪拌0.5-5小時，然后加入計算量有機酸，使其濃度控制在1％-10％，反應0.5-4小時。在加入甲殼素/殼聚糖的總量中，殼聚糖占70-80％或單獨使用殼聚糖。
所述的有機酸是甲酸、乙酸、檸檬酸、苯甲酸、氯磺酸、水楊酸之一或其混合酸，如果使用檸檬酸與有機酸的混合酸，得到的水處理絮凝劑絮凝效果更佳，檸檬酸加入量占有機酸總量的5-15％。
在加入甲殼素/殼聚糖的總量中，殼聚糖在甲殼素/殼聚糖中占70-80％或單獨使用殼聚糖，其中甲殼素脫乙酰度45％-55％，殼聚糖脫乙酰度為56％-96％。
本發(fā)明的優(yōu)點如下1、該絮凝劑無毒、無味，安全性高，無二次污染。
2、由于得到的本絮凝劑為溶液，絮凝效果顯著，絮凝顆粒大，沉降快，絮凝劑加入量少，原水中混濁度在10-70度之間一次處理即可達到國家標準3度以內(nèi)。
3、該絮凝劑可吸附重金屬離子和鹵代烷。
4、采用PAC和PAM作絮凝劑與甲殼素/殼聚糖作絮凝劑作經(jīng)濟核算，相比較結(jié)果表明，采用甲殼素/殼聚糖較前者每處理1m3水的費用可降低10％左右，其主要原因是因為使用了甲殼素/殼聚糖作原料，同時由于本發(fā)明絮凝效果明顯，在處理水時，僅需添加少量(1-4mg/L)。
5、制備該絮凝劑的工藝簡單，使用方便，對自來水廠可利用原有設備，不需增加新設備。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1首先將自來水96ml，加入反應器中，在不停攪拌的情況下，加入甲殼素0.2g，殼聚糖0.8g，在30℃攪拌1小時，緩緩加入98％乙酸2.5g，攪拌0.5h，使甲殼素/殼聚糖溶解，即可得約1％甲殼素/殼聚糖的乙酸溶液。
抽樣檢測溶液的pH值在2-4，比重在1.01-1.03之間，溶液的粘度(25℃，mpa·s)為4.5-5.5。
絮凝實驗取陜西省西安市黑河原水1m3，測得其混濁度60度，加入上述甲殼素/殼聚糖溶液250ml，攪拌混合均勻，沉降8小時后其混濁度＜3度，其重金屬離子和鹵代烷均達國家GB5749-85標準。
實施例2將自來水200ml，加入反應器中，在不斷攪拌的情況下加入殼聚糖3.4g，在43℃攪拌1小時，然后加入檸檬酸0.5g，85％甲酸4ml，攪拌1h，使殼聚糖完全溶解，可得清澈透明的約1.6％殼聚糖的甲酸、檸檬酸溶液。
抽樣檢測溶液的pH值在3-5，比重在1.02-1.04之間，溶液的粘度(25℃，mpa·s)為4.0-4.5。
絮凝實驗取河水1m3，測得其混濁度70度，加入上述殼聚糖絮凝劑溶液200ml，攪拌混合均勻，沉降6小時后，測得混濁度＜3度，其重金屬離子和鹵代烷均達國家GB5749-85標準。
權(quán)利要求
1.甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，按重量百分含量其組成如下甲殼素/殼聚糖 0.25-5％溶解甲殼素/殼聚糖的有機酸 1-10％水 85-98.75％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，其特征是所述的有機酸是甲酸、乙酸、檸檬酸、苯甲酸、氯磺酸、水楊酸之一或其混合酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，其特征是殼聚糖在甲殼素/殼聚糖中占70-80％，其中甲殼素脫乙酰度45％-55％，殼聚糖脫乙酰度為56％-96％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，其特征是甲殼素/殼聚糖為殼聚糖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，其特征是絮凝劑溶液的pH值在2-4，比重在1.01-1.05之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑，其特征是檸檬酸占混合酸總量的5-15％。
7.權(quán)利要求1所述的甲殼素/殼聚糖的制備方法，其生產(chǎn)工藝過程為首先將水與甲殼素/殼聚糖按計算量混合，使最終甲殼素/殼聚糖溶液濃度在0.25％-5％之間，反應溫度控制在20-50℃攪拌0.5-5小時，然后加入計算量有機酸，使其濃度控制在1％-10％，反應0.5-4小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑的制備方法，其特征是殼聚糖在甲殼素/殼聚糖中占70-80％，其中甲殼素脫乙酰度45％-55％，殼聚糖脫乙酰度為56％-96％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑的制備方法，其特征是所述的有機酸是甲酸、乙酸、檸檬酸、苯甲酸、氯磺酸、水楊酸之一或其混合酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑的制備方法，其特征是檸檬酸占混合酸總量的5-15％。
全文摘要
本發(fā)明涉及甲殼素/殼聚糖水處理絮凝劑及其制備方法。其生產(chǎn)工藝過程如下首先將水與甲殼素/殼聚糖按計算量混合，使最終甲殼素/殼聚糖溶液濃度在0.25％－5％之間，反應溫度控制在20－50℃攪拌0.5－5小時，然后加入計算量有機酸，使其濃度控制在1％－10％，反應0.5－4小時。在加入甲殼素/殼聚糖的總量中，殼聚糖占70－80％或單獨使用殼聚糖。該絮凝劑無毒、無味，安全性高，無二次污染；絮凝效果顯著，絮凝顆粒大，沉降快；由于絮凝劑加入量少，水處理費用可降低10％左右；制備該絮凝劑的工藝簡單，使用方便，對自來水廠可利用原有設備，不需增加新設備。
文檔編號C02F1/52GK1648062SQ20041007357
公開日2005年8月3日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者田忠, 孫來久, 林祝民 申請人:西北大學