[发明专利]一种低压紫外光引发的阳离子壳聚糖基絮凝剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种低压紫外光引发的阳离子壳聚糖基絮凝剂的制备方法及应用，所述制备方法包括以下步骤:1)用醋酸溶液使壳聚糖完全溶解，并将过硫酸钾用去离子水溶解；2)向壳聚糖溶液加入丙烯酰胺(AM)单体搅拌溶解后，通入氮气保护，依次加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)单体与引发剂过硫酸钾溶液；3)在氮气气氛下，经低压紫外光的照射引发自由基接枝共聚反应；4)反应后的产物经固化及去离子水溶解后，用无水乙醇提纯，将其干燥后即得阳离子壳聚糖基絮凝剂。本发明制备的阳离子壳聚糖基絮凝剂相对分子量高、稳定性好、对浊度的去除效果好。

技术领域

本发明属于絮凝剂技术领域，具体涉及一种低压紫外引发的阳离子壳聚糖基絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

水是生命之源,是地球上所有生物赖以生存的物质基础。然而,随着经济全球化和人类社会的快速发展,水资源问题也愈来愈严重。全世界范围内约有12亿人不能获取安全的饮用水,并且每年有几百万人因饮用不安全的水而死亡。因此,如何高效处理与利用污水是当今全世界共同面对的难题。絮凝法是一种高效处理污水的方法,絮凝剂及其应用是该技术的核心。但是,无机絮凝剂投剂量大,处理效果差,人工合成有机絮凝剂成本高﹐难降解,易产生二次污染,限制了它们的进一步应用。并且目前污水种类繁多,含有污染成分复杂,因此,迫切需要一种可高效处理多种类型废水,无二次污染,低成本的天然高分子基絮凝剂的出现。

壳聚糖又称脱乙酰甲壳素,是一种天然高分子材料。其在自然界中分布广泛,具有良好的吸附性、低毒性,且对环境产生极少的危害。但壳聚糖的水溶性较差,限制了其在环境污染处理中的应用。为改良壳聚糖的絮凝效果,可以通过一定的方法,在壳聚糖分子链上引入其他基团以改善其理化性质。目前,壳聚糖絮凝剂的改性研究较少。

中国专利申请号CN202010610071.9，公布了一种以二氧化钛为引发剂制备壳聚糖基絮凝剂的方法。其以壳聚糖、马来酸酐、3-(2-噻吩基)丙烯酸为原料，尿素为助溶剂；先制备马来酰化壳聚糖，再将马来酰化壳聚糖和3-(2-噻吩基)丙烯酸溶解于纯水中，充分搅拌至其完全溶解；通氮驱氧，并加入二氧化钛引发剂后；然后在低压紫外汞灯照射下反应6-8h；待产物陈化后,对产物进行提取和纯化,即得改性壳聚糖絮凝剂。该发明有反应平稳、易于控制、能耗低的优点，但制备过程较为复杂、反映周期较长。

中国专利申请号CN201310250103.9,公布了一种阴离子型壳聚糖水处理絮凝剂的制备方法。其以壳聚糖酸溶液、中强酸水溶液﹑醛为原料,回流反应后透析冷冻干燥,得到阴离子型壳聚糖絮凝剂的方法。其具有制备工艺简便等优点,但在其制备过程中需在70～90℃下搅拌混合反应,高温可能会对壳聚糖絮凝剂的结构和性能产生影响,而且用到了中强酸。

因此,研发一种反应条件简单、反应时间短、产品性能优良的阳离子壳聚糖基絮凝剂十分必要。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种操作简单、反应条件温和、副反应少、成本低且易于工业化的阳离子壳聚糖基絮凝剂及其制备方法和应用。

为了达到上述目的,本发明提供了一种阳离子壳聚糖基絮凝剂的制备方法,其包括以下步骤:

1)将壳聚糖加入醋酸溶液中，经搅拌、溶解均匀后加入丙烯酰胺单体再次搅拌溶解，同时配制过硫酸钾溶液；

2)将步骤1)中得到的溶液通入氮气以驱赶氧气，5-10min后，在通入氮气的条件下，加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体与引发剂过硫酸钾溶液，振荡使其充分混合；

3)将步骤2)中得到的溶液置于低压紫外光下照射，壳聚糖与丙烯酰胺单体和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体发生接枝共聚反应2-5h；

4)将步骤3)中得到的产物经2-6h固化，用少量去离子水搅拌溶解至胶状后，将其缓慢、多次加入到无水乙醇中，搅拌5-15min(优选10min)后静置沉淀，去除上清液，保留沉淀物；