[发明专利]接枝型两性壳聚糖絮凝剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接枝型两性壳聚糖絮凝剂的制备方法。

背景技术

近年来，经济飞速发展，工业开发迅猛，水源污染日趋严重；而水是人类生存的基本需求。饮用水的安全保障工作早已引起国家高度重视。2007年7月1日，国家新修订的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)正式施行，结束了延续21年之久的老标准(GB 5749-1985)。新标准规定的指标由原来的35项大幅增加到106项，部分指标的限值也更加严格。此外，2008年6月25日，国家又发布了11项包括制浆造纸、电镀、发酵等在内的新的更为严格的行业排放标准。这对于保障人民的饮水健康、提升人民生活质量具有重要现实意义。

其中絮凝是水处理的第一步，也是最为关键的工序之一，而絮凝剂的选择直接决定了絮凝效果的好坏，也是絮凝法水处理技术的关键和核心基础。就目前而言，由于无机絮凝剂材料(以铝盐和铁盐为主)，具有絮凝效果好、价格相对低廉等优点，仍然是现行水处理最为常用的絮凝剂。但在这类絮凝剂的使用中，必然会使得微量的铝离子或铁离子残留在水体中，引起水体金属离子含量增高，如果人们长期饮用这种水，必定会损害健康，如：铝离子在人体中沉积会引起老年痴呆症等。相对于老标准，在新标准中对铝离子和铁离子的残留量均已有了明确规定。此外，合成有机高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺等，其效果优于无机絮凝剂，且用量少，但售价较高，而且尽管高聚物本身没有毒性，但其所包含在高聚物内部没有参加反应的单体，如丙烯酰胺等却具有很大的毒性。因此，现在普遍认为，自来水厂应慎重使用铝盐和聚丙烯酰胺来净化水体。

天然高分子是自然界中动、植物以及微生物资源中的大分子，如：甲壳素、淀粉、纤维素以及海藻酸等，它们在被废弃后很容易分解成水、二氧化碳等，且来源广、无毒性，是环境友好材料。此外，更为值得一提的是，天然高分子材料是完全脱离石油资源的一类可再生资源，可以说是取之不尽用之不竭。正是由于天然高分子材料具有上述的优异性能，其目前在生物、医药及食品加工等诸多领域中已有着广泛的应用。此外，天然高分子由于分子链上分布着大量的游离羟基、胺基等活性基团，具有良好的絮凝作用。事实上，天然高分子早在远古时代就已被用作净水剂，近代由于无机絮凝剂和合成高分子絮凝剂的快速发展，天然高分子絮凝剂的研究进入停滞期。近年来，随着环境污染的日趋严重，天然高分子材料由于其环保特点，而重新成为当前水处理剂研发的热点之一，并已被视为可作为现行使用无机絮凝剂的最佳替代材料之一。自20世纪70年代以来，日本、美国、英国、法国等国家在废水处理中都开始使用天然高分子絮凝剂。我国天然高分子资源极为丰富，但相对而言，这方面的研究还较少，且多数停留在实验室研究阶段，实际应用还不多。现今，我国政府对饮用水质量高度重视，并公布实施了新的饮用水卫生标准和行业排放标准，这无疑为天然高分子絮凝剂的进一步发展提供了良好契机。

式1

其中，壳聚糖是性能最为优越的天然高分子材料之一。壳聚糖前体甲壳素广泛存在于虾蟹等甲壳动物及昆虫、藻类中，其结构如式1所示，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基产物，分子链中含有反应性基团-NH₂、-OH，在酸性溶液中会表现出阳离子聚电解质的性质，显示出良好的絮凝性能。但是壳聚糖在实际应用中也存在着许多不足之处，如：化学性质不活泼、溶解性差、分子量相对较低以及絮凝效果对pH敏感等等。针对这些缺点，人们采用化学改性的方法进行性能改善。其中两性型壳聚糖，相较于其它改性壳聚糖材料(如：阴离子型，阳离子型等)，不仅水溶性得到大幅提高，且由于兼有阴、阳离子基团的双重特点，适于处理带有不同电荷的水体，具有良好的抗盐性能；而且其适用范围也广，酸性介质、碱性介质中均可使用。此外，两性型壳聚糖还具有良好的络合作用，能与水中的过渡金属离子、阴/阳离子电解质、腐殖酸类物质，以及表面活性剂等产生络合作用，还能实现对水溶性有机污染物的脱除，这样两性型壳聚糖絮凝剂就兼具有絮凝、金属离子吸附及水溶性有机物脱除等诸多功能，极具应用前景。另外，从高分子絮凝剂絮凝作用中黏结架桥机理出发，接枝引入其它高分子链，特别是水溶性高分子，不仅可提高高分子分子量，增强黏结架桥絮凝作用，还进一步提高壳聚糖的水溶性。

发明内容

本发明的目的是提供一种接枝型两性壳聚糖絮凝剂的制备方法，所得絮凝剂絮凝效果好。

式2

所述接枝型两性壳聚糖絮凝剂的制备方法包括以下步骤：羧甲基壳聚糖与聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应，得到接枝型两性壳聚糖絮凝剂，