[发明专利]以香草醛改性壳聚糖作絮凝剂的海水净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及海水直接利用技术，尤其是涉及利用絮凝剂的海水净化方法。

背景技术

沿海城市面对淡水供应日趋紧张的严峻形势和直接取用海水得天独厚的优势，积极推广海水在工业和城市生活中的应用势在必行。采用海水淡化和海水直接利用技术已成为缓解淡水资源紧缺局面的有效途径。当代水资源面临的首要问题是水质，是水质普遍恶化的问题，海水水质也不例外。水质的重要性在于达不到一定水质标准的水资源，水量再多也没有用。近岸海域海水水质的恶化不仅减少了海水资源的有效水量，而且为海水资源利用技术的研究提出了更高的要求。

海水利用工程所用海水一般为近岸海水，由于近岸海域污染的不断加剧，近岸海水必须经过净化处理后才能使用，其净化处理效果直接影响着海水利用工程后续流程的运行工况及运行成本。所以，开发无害化海水净化高新技术已是大势所趋。

絮凝沉降法是目前普遍采用的水净化处理方法，利用絮凝剂使水中悬浮粒子集聚变大，进而形成絮团并沉降，达到净化水的效果。絮凝沉降法采用的絮凝剂大致可分为无机絮凝剂、有机合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂三类。无机絮凝剂，如硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等，会给水处理中带来大量的无机离子，部分无机离子会影响生物的生长发育和危害人类健康，对环境产生一定的二次污染。有机高分子絮凝剂较无机絮凝剂具有吸附架桥能力强、絮凝效果好、适用范围广、投加量少、絮凝速度快、pH值及温度影响较小、形成的絮体过滤性好等优点。以聚丙烯酰胺(PAM)为主体的合成有机高分子水处理剂，虽然有投加量少、絮体粗大、受水质影响小等诸多优点，但其存在一定的问题，如对絮凝的胶体表现出很大程度的选择性，絮凝后的上层清液清澈程度较差，本身不易被生物降解而影响后续处理，最令人担忧的是有机合成高分子絮凝剂是否会对人体健康产生长期的影响。聚丙烯酰胺单体本身有毒，或多或少残留在聚合物内，影响其在水处理时的安全性。天然高分子絮凝剂是采用自然界天然高分子物质为原料(如淀粉、木质素、甲壳素、植物胶等)经提取改性后制得的水处理药剂，无毒，能完全生物降解，具有较长的分子链和较多的官能基团，能迅速吸附凝聚有机颗粒长成粗大的架桥絮凝体(矾花)，而且不会对环境产生二次污染，在水处理应用中越来越受到人们的重视。

壳聚糖是除蛋白质以外数量最大的含氮天然有机化合物，分子链上分布着许多羟基、氨基以及N-乙酰氨基，具有良好的生物相容性和生物可降解性，是天然高分子絮凝剂中具有良好絮凝性能的新型品种，在水处理中的应用日益广泛。近年来，对壳聚糖及其衍生物在水处理中的应用研究非常活跃。然而，壳聚糖的溶解性能较差，只能溶于某些稀酸，不溶于水、碱性溶液和大部分有机溶剂，壳聚糖的溶解性等自身因素的阻碍极大地限制了其应用的广泛性。通过对壳聚糖进行化学修饰形成壳聚糖衍生物可有效改善其溶解性。

尽管天然高分子絮凝剂用于淡水净化处理的应用日益广泛，但是，目前尚没有专门用于海水净化的天然高分子絮凝剂及其海水净化处理方法，使用现有的淡水絮凝剂净化海水往往不尽如人意，投加量大，产生的沉积物较多且易对水体造成二次污染。海水是一个含有多种无机物和有机物的复杂而巨大的溶液体系，海水中胶体的絮凝沉降有其特殊规律。如何选择絮凝剂，是降低海水预处理成本的关键。根据海水的特性，研制既具有较强的电中和能力和吸附能力、又具备较好的稳定性和安全性、不产生二次污染的专用的天然高分子絮凝剂及其海水净化处理方法，在海水资源利用技术研究中具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中还没有专门用于海水净化的絮凝剂及其应用方法，本发明推出一种应用香草醛改性壳聚糖絮凝剂的海水净化方法，通过改性的方法在壳聚糖分子的羟基和氨基结构中引入化学基团，从而改善壳聚糖的物理和化学性质，形成新型的天然高分子絮凝剂，并配合使用三氯化铁，以实现对海水中污染物去除率高、形成絮团稳定并易沉淀的絮凝沉降的海水净化处理方法。

本发明所涉及的以香草醛改性壳聚糖作絮凝剂的海水净化方法，将香草醛改性壳聚糖(VCG)与三氯化铁(FeCl₃)分别配制成的水溶液，分别投放入海水中，搅拌后静沉，除去沉淀物得到净化的海水。投加的香草醛改性壳聚糖、三氯化铁与海水的质量比例为：海水∶香草醛改性壳聚糖∶三氯化铁＝1吨∶1～2克∶20～30克。

所配制成的香草香草醛改性壳聚糖水溶液为1升水中含有1～2克香草醛改性壳聚糖；所配制成的三氯化铁水溶液为1升水中含有5～10克三氯化铁的溶液。

所选用海水的pH为6-8，调整海水pH的酸选自醋酸、草酸或硼酸，调整海水pH的碱选自氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化铵。