一種兩性接枝型改性纖維素絮凝劑的制備方法
【專利摘要】一種纖維素改性絮凝劑，它是將纖維素分散在乙醇及氫氧化鈉混合溶液中，堿化，堿化后，加入氯乙酸，反應(yīng)，最后使用酸將上述體系pH調(diào)節(jié)至中性，制得羧甲基纖維素；在上述的溶液中，加入引發(fā)劑，再將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）溶液緩慢滴加至羧甲基纖維素溶液中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）與纖維素的質(zhì)量比為：0.1-10，在45-75℃下，反應(yīng)1-4h，最后加入丙酮沉淀，制得的羧甲基纖維素接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。本發(fā)明公開了其制法。
【專利說明】一種兩性接枝型改性纖維素絮凝劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兩性接枝型纖維素改性絮凝劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，水體污染問題也日益突出，同時，人們物質(zhì)生活水平的不斷提高對水質(zhì)也提出了更高的要求。水源的安全保障工作早已引起黨中央、國務(wù)院的高度重視。2008年6月25日，國家發(fā)布了 11項包括制漿造紙、電鍍、發(fā)酵等在內(nèi)的新的更為嚴格的行業(yè)排放標準。這對于保護環(huán)境、保障人民的飲水健康以及提升人民生活質(zhì)量具有重要現(xiàn)實意義。就當前的水體污染特點看，水體中重金屬離子、可溶性有機物質(zhì)及難生物降解化合物等逐年增多，而目前常規(guī)水處理手段對這一系列污染物很難做到一次性處理達標，同時現(xiàn)行的許多水處理藥劑還可能產(chǎn)生對環(huán)境有害的二次污染物質(zhì)，這無疑對環(huán)境保護以及可持續(xù)發(fā)展等帶來不利影響。就目前的國情看，完全推翻現(xiàn)有的水處理工藝設(shè)施，弓丨進國外先進水處理生產(chǎn)線，并不現(xiàn)實。因此在原有工藝設(shè)施基礎(chǔ)上，尋求兼有高效、環(huán)保、經(jīng)濟且無二次污染的水處理工藝對污水進行進一步深度處理，以符合國家排放標準，保障水源安全，無疑具有重要的意義。
[0003]絮凝是常規(guī)水 處理工藝的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步工序。在此工序中，絮凝劑的選擇直接決定了絮凝效果的好壞。就目前而言，無機絮凝劑材料(以鋁鹽和鐵鹽為主)，因具有效果好、價格相對低廉等優(yōu)勢，是現(xiàn)行水處理最常用的絮凝劑。但這類絮凝劑在使用時，必然會使得微量的金屬離子殘留在水體中，如果人們長期飲用這種水，必定會對健康造成損害。如:鋁離子在人體中沉積會引起老年癡呆癥等。因此，在2007年新頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749-2006)中，對鋁離子和鐵離子的殘留量均已有了明確的規(guī)定。此外，合成有機高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺等，其效果優(yōu)于無機絮凝劑，且用量少，但售價較高，而且盡管高聚物本身沒有毒性，但其所包含在高聚物內(nèi)部沒有參加反應(yīng)的單體，如丙烯酰胺等卻具有很大的毒性。因此，現(xiàn)在普遍認為，水處理工藝中應(yīng)慎重使用無機和合成高分子絮凝劑來凈化水體。
[0004]天然高分子是自然界中動、植物以及微生物資源中的大分子，它們在被廢棄后很容易分解成水、二氧化碳等，且來源廣、無毒害，是環(huán)境友好材料。此外，更為值得一提的是，天然高分子材料是完全脫離石油資源的一類可再生資源，可以說是取之不盡用之不竭。正是由于天然高分子材料具有上述的優(yōu)異性能，其目前在生物、醫(yī)藥及食品加工等諸多領(lǐng)域中已有著廣泛的應(yīng)用。在水處理領(lǐng)域中，由于天然高分子分子鏈上分布著大量的游離羥基、胺基等活性基團，具有良好的水體凈化功能，已被視為21世紀的綠色絮凝劑。
[0005]其中纖維素是自然界中含量最多的一種天然高分子材料。纖維素作為植物細胞壁的主要成分，是由葡萄糖單元組成的大分子多糖，它的結(jié)構(gòu)如式I所示。但是由于纖維素分子間存在強的氫鍵作用，常溫下，其不溶于水，化學(xué)反應(yīng)性低，也難以加工，使得其應(yīng)用范圍大大受限。而羧甲基化有利于提高纖維素的溶解性。此外，考慮到水體中污染物大多帶有負電荷，從電中和絮凝機理出發(fā)，將帶有正電荷的陽離子基團引入纖維素分子主鏈上，對提高纖維素水處理性能無疑十分有利。另外，通過接枝改性方法，引入特別是帶有上述陽離子基團的高分子鏈，可以極大的增強絮凝劑的電中和和黏結(jié)架橋雙重作用，進一步提高其絮凝能力。
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種纖維素改性絮凝劑的制法，其特征是包括下列步驟: 步驟1.將纖維素分散在乙醇及氫氧化鈉混合溶液中，堿化10min-5h。乙醇的質(zhì)量百分濃度為20-80%，氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分濃度為80-20%，氫氧化鈉水溶液的濃度為5-40%，配制成含纖維素的質(zhì)量百分濃度為1-20%的溶液，堿化后，加入氯乙酸，氯乙酸與纖維素的質(zhì)量比為:0.1-10，反應(yīng)30min-4h，最后使用酸性溶液，將上述體系pH調(diào)節(jié)至中性，制得羧甲基纖維素； 步驟2.在步驟I得到的溶液中，加入引發(fā)劑，引發(fā)劑用的加入量為纖維素質(zhì)量的0.1-10% ;再將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)溶液(DMC溶于水中，濃度為5_50%，DMC)，緩慢滴加至羧甲基纖維素溶液中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)與纖維素的質(zhì)量比為:0.1-10，在45-75°C下，反應(yīng)l_4h，最后加入丙酮沉淀，得到羧甲基纖維素接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素改性絮凝劑的制法，其特征是:所述的引發(fā)劑是過硫酸銨、過硫酸鉀或硝酸鈰銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維素改性絮凝劑的制法，其特征是:步驟2所述的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)溶液，是將DMC溶于水中，質(zhì)量百分濃度為5-50%。
4.一種纖維素改性絮凝劑，它是按權(quán)利要求1所述制法制得的羧甲基纖維素接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化銨。
【文檔編號】C02F1/56GK104017136SQ201410077292
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】楊琥, 蔡濤, 李海江, 李愛民 申請人:南京大學(xué)