[发明专利]一种秸秆高分子絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于絮凝剂领域，尤其涉及一种秸秆高分子絮凝剂及其制备方法。

背景技术

当前，在污水处理中广泛应用的絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和秸秆高分子絮凝剂等种类。其中无机絮凝剂造价低廉，絮凝效果较好，以铝盐、铁盐及其聚合物为代表；铁盐形成的矾花分子量和强度较大，净水效果显著，受水温影响效果小，pH值使用范围广，对某些原水有较好的处理效果，但铁盐絮凝剂不仅有强烈的腐蚀性，对设备要求高，而且容易残留铁离子，使处理水带有颜色，影响处理效果；当处理含有硫化物较多的工业废水时，铁盐絮凝剂中的Fe³⁺被还原成Fe²⁺，并与硫结合生成FeS和Fe₂S₃的混合物，使絮凝活性丧失。此外，利用无机类絮凝剂处理的水体中含有大量无机离子，过量的无机离子不仅影响到水质的口感、也不利于人体健康，因而给水工艺中需要增加脱盐、去离子工艺。铝盐絮凝剂絮凝效果也不错，但其中的铝经各渠道进入人体后，通过蓄积和参与许多生物化学反应，能将体内必需的营养元素和微量元素置换流失或沉积，干扰和破坏各部位的生理功能，导致人体出现诸如铝性脑病、铝性骨病、铝性贫血等临床铝中毒病症。同时，铝盐的毒性也表现在对水生生物、植物的毒性效应。当铝的浓度较大时，对废水生物处理过程中的微生物也可能产生不良影响。世界卫生组织对水中残留铝含量的限制标准为0.2mg/L，美国定为0.05mg/L，我国也在2000年暂行水质标准中，增加了铝的标准值为0.2mg/L。

有机絮凝剂包括人工合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。人工合成高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类为代表，它们因为絮凝效果好、投入量少在市场上很受欢迎。但是这些类型的絮凝剂在生产、使用及后续处理中，也给环境带来了很大的压力，并对人类的健康构成了明显或潜在的危害。现有资料表明：目前应用范围最广、使用量最大的人工合成有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺类是低毒的，虽多数商品不刺激皮肤，但某些水解体可能有残余地碱性，反复、长期接触时会有刺激性。另外，其合成成本高而且在合成过程中丙烯酰胺单体和夹带的有毒重金属对人体健康危害很大，使用后大部分高分子很难被环境降解，在自然环境中大量积累并长期存在，给环境带来巨大的压力；小部分能被降解成小分子如丙烯酰胺单体则是有毒物质，很多科学研究证明它是一种毒害神经性很强的物质，且具有很强的致癌性，对人类健康构成威胁。一般人的无毒害日摄取量为0.5mg/kg。美国批准的聚丙烯酰胺最大容许浓度为1.0mg/L，当残留单体量超过0.5％(质量比)时，就应在PAM的产品包装上贴上“毒物”的标签。英国规定聚丙烯酰胺平均投加浓度为0.5mg/L，最大投加量不得超过1mg/L，丙烯酰胺在聚合物的残余量应小于0.05％。

天然高分子絮凝剂主要包括淀粉、丹宁、多糖类、壳聚糖类、木质素、纤维素和动物胶等天然有机高分子物质，通过化学改性制成。由于天然有机高分子物质具有无毒，能安全降解且价格低廉等特点，曾一度引起各科研机构的重视，但纯天然多糖类初始物质分子量较低且不稳定，用量大，絮凝效果不佳且有可能产生BOD等问题。国内外研究人员尝试将天然多糖类物质用丙烯酰胺等有机分子接枝，得到的复合物具有较强的絮凝效果。但丙烯酰胺单体的二次污染和生物学毒性问题还是未能得到有效的解决，制备过程复杂，生产成本也因此大大升高。致使多年来在此领域能真正商业化的产品并不多。

微生物絮凝剂是一类由微生物产生的可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集沉淀的特殊高分子代谢产物。利用生物技术，通过微生物发酵、抽提、精制而得到。但是现有的微生物细菌筛选、培养、发酵和提取絮凝物质的方法和生产工艺过程复杂、生产成本过高，现阶段大都还处在实验阶段，实施大规模产业化还不太现实。