申请日2017.12.20
公开(公告)日2018.03.06
IPC分类号C02F1/56
摘要
本发明属于水处理工程技术领域，具体涉及一种污水处理絮凝剂的制备方法。本发明公开了一种污水处理絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：S1麦麸纤维素的提取;S2埋伏纤维素的改性;S3魔芋葡甘聚糖的改性;S4接枝共聚物的制备;S5接枝共聚物离子化。本发明制备过程中采用溶剂回收，降低了对环境的污染，将改性纤维素直接溶解，降低了制备的复杂性。同时本发明制得的絮凝剂安全环保，具有良好的可降解性及絮凝效果，其中浊度去除率高达99.7%，COD去除率高达94.3%，30天降解率高达68.2%。
权利要求书
1.一种污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 将10-20g麦麸渣水洗4-5次，自然风干后加入200-250mL酸混合液中，水浴浸提1-2h，冷却静置，过滤，得滤渣;将所述滤渣水洗至中性，加入100-200mL碱混合液中，浸提1-2h，过滤，洗涤，干燥，得纤维素;
S2 将5g步骤S1所得纤维素加入至5-10mL碱性离子液体中，并搅拌加入15-25mL氢氧化钠溶液，搅拌均匀，得纤维素溶液;将所述纤维素溶液加入至真空密封釡中，加入4-8g醚化剂，于50-70℃下反应1-2h，回收醚化剂，热水洗涤，盐酸调至中性，洗涤，得羟丙基甲基纤维素醚;
S3 取1-2g魔芋葡甘聚糖置于10-20mL水中，搅拌加入1-5mL 氢氧化钠溶液，搅拌10-20min后，加入2-3g三聚磷酸钠，60-80℃水浴反应8-12h，洗涤，干燥，得改性魔芋葡甘聚糖;
S4 将步骤S2所得羟丙基甲基纤维素醚与步骤S3所得改性芋葡甘聚糖按重量比5:1混合，混合均匀，得改性混合物;取所述改性混合物1-2g，加入至20-30mL水中，通入氮气并搅拌20-40min，于50-70℃下加入引发剂，搅拌10-20min，再加入丙烯酰胺，反应40-60min，冷却，洗涤，干燥，得接枝共聚物;
S5 向步骤S4所得接枝共聚物中加入等物质量的甲醛和二乙胺，搅拌反应1-2h，即得。
2.如权利要求1所述的污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中酸混合液由醋酸和稀硫酸按重量比1:2组成，碱混合液由0.5M氢氧化钠和氨水按重量比3:2组成。
3.如权利要求1所述的污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中碱性离子液体的制备方法为：
(1)将N-甲基咪唑与烯丙基氯按摩尔比1:1.1加入至三口烧瓶中，120℃磁力搅拌器，冷却回流1.5h，乙酸乙酯洗涤，减压蒸馏，结晶，干燥，得1-烯丙基-3甲基咪唑氯盐;
(2)将等摩尔的步骤(1)所得1-烯丙基-3甲基咪唑氯盐与1M的氢氧化钠溶液混合，100℃下微波反应25min，冷却，旋转蒸发，干燥，即得。
4.如权利要求1所述的污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中醚化剂由氯甲烷和环氧丙烷按重量比1:(3-4)组成。
5.如权利要求1所述的污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中引发剂为焦磷酸锰-草酸体系，由焦磷酸锰与草酸按重量比3:2组成。
6.如权利要求1所述的污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中引发剂的加入量是改性混合物重量的0.1-0.2倍，丙烯酰胺的加入量是改性混合物重量的1.5-2.5倍。
说明书
一种污水处理絮凝剂的制备方法
技术领域
本发明属于水处理工程技术领域，具体涉及一种污水处理絮凝剂的制备方法。
背景技术
凝作为污水处理中固液分离的重要操作之一，通常是污水处理过程中必不可少的一部分。相比于其他的水处理技术，絮凝处理更为价廉、低耗能及易于操作。目前，絮凝剂主要分为无机絮凝剂，有机絮凝剂和微生物絮凝剂三种，其中，有机絮凝剂又可分为有机合成类和天然高分子类两种。天然高分子类絮凝剂由于其具有选择性大、来源广泛、价格低廉、可生物降解、对环境友好、无毒等优点，受到学术界和社会越来越多的关注。但现有天然高分子类絮凝剂存在着可降解性差、安全性低、成本高和絮凝效果差的问题，所以提供一种安全性高，可降解，絮凝效果好的絮凝剂很有必要。
中国专利CN104017136B公开了一种纤维素改性絮凝剂，它是将纤维素分散在乙醇及氢氧化钠混合溶液中，碱化，碱化后，加入氯乙酸，反应，最后使用酸将上述体系pH调节至中性，制得羧甲基纤维素;在上述的溶液中，加入引发剂，再将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)溶液缓慢滴加至羧甲基纤维素溶液中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)与纤维素的质量比为：0.1-10，在45-75℃下，反应1-4h，最后加入丙酮沉淀，制得的羧甲基纤维素接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，但是该发明制得的纤维素改性絮凝剂絮凝效果及降解性有待改善。
中国专利CN103980367B公开了一种羧基纤维素絮凝剂的制备方法，将纤维素材料经过氢氧化钠和尿素的充分溶解，加入氧化剂，生成醛基纤维素，再利用希夫碱路径与剩余溶剂进行反应，生成一种羧基纤维素絮凝剂，虽然该方法简易、原材料易得、生产成本低，易于推广应用，但其絮凝效果及降解性有待提高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水处理絮凝剂的制备方法。本发明制得的絮凝剂安全环保，具有良好的可降解性及絮凝效果。同时本发明制备过程中采用溶剂回收，降低了对环境的污染，将改性纤维素直接溶解，降低了制备的复杂性。
本发明提供了一种污水处理絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1 将10-20g麦麸渣水洗4-5次，自然风干后加入200-250mL酸混合液中，水浴浸提1-2h，冷却静置，过滤，得滤渣;将所述滤渣水洗至中性，加入100-200mL碱混合液中，浸提1-2h，过滤，洗涤，干燥，得纤维素;
S2 将5g步骤S1所得纤维素加入至5-10mL碱性离子液体中，并搅拌加入15-25mL氢氧化钠溶液，搅拌均匀，得纤维素溶液;将所述纤维素溶液加入至真空密封釡中，加入4-8g醚化剂，于50-70℃下反应1-2h，回收醚化剂，热水洗涤，盐酸调至中性，洗涤，得羟丙基甲基纤维素醚;
S3 取1-2g魔芋葡甘聚糖置于10-20mL水中，搅拌加入1-5mL 氢氧化钠溶液，搅拌10-20min后，加入2-3g三聚磷酸钠，60-80℃水浴反应8-12h，洗涤，干燥，得改性魔芋葡甘聚糖;
S4 将步骤S2所得羟丙基甲基纤维素醚与步骤S3所得改性魔芋葡甘聚糖按重量比5:1混合，混合均匀，得改性混合物;取所述改性混合物1-2g，加入至20-30mL水中，通入氮气并搅拌20-40min，于50-70℃下加入引发剂，搅拌10-20min，再加入丙烯酰胺，反应40-60min，冷却，洗涤，干燥，得接枝共聚物;
S5 向步骤S4所得接枝共聚物中加入等物质量的甲醛和二乙胺，搅拌反应1-2h，即得。
进一步地，所述步骤S1中酸混合液由醋酸和稀硫酸按重量比1:2组成，碱混合液由0.5M氢氧化钠和氨水按重量比3:2组成。
进一步地，所述步骤S2中碱性离子液体的制备方法为：
(1)将N-甲基咪唑与烯丙基氯按摩尔比1:1.1加入至三口烧瓶中，120℃磁力搅拌器，冷却回流1.5h，乙酸乙酯洗涤，减压蒸馏，结晶，干燥，得1-烯丙基-3甲基咪唑氯盐;
(2)将等摩尔的步骤(1)所得1-烯丙基-3甲基咪唑氯盐与1M的氢氧化钠溶液混合，100℃下微波反应25min，冷却，旋转蒸发，干燥，即得。
进一步地，所述步骤S2中醚化剂由氯甲烷和环氧丙烷按重量比1:(3-4)组成。
进一步地，所述步骤S4中引发剂为焦磷酸锰-草酸体系，由焦磷酸锰与草酸按重量比3:2组成。
进一步地，所述步骤S4中引发剂的加入量是改性混合物重量的0.1-0.2倍，丙烯酰胺的加入量是改性混合物重量的1.5-2.5倍。
本发明以环保可降解的麦麸纤维为骨架，将其溶于碱性离子液体中，通过氯甲烷和环氧丙烷对其改性，提高水溶性，从而降低了其制备的复杂性，简化了工艺。本发明采用自制的碱性离子液体，不仅有效的增加了纤维素的溶解性，还提高了纤维素的醚化程度，进而提高了纤维素的改性转化率，节约了成本。此外，本发明在改性纤维素的基础上加入改性魔芋葡甘聚糖，不仅可以起到抑菌的作用，还显著的提高了絮凝效果;最后采用焦磷酸锰-草酸体系引发剂对改性混合物接枝，该引发剂提高了接枝率和单体的转化率，减少了物料的浪费，节约了成本，本发明制得的污水处理絮凝剂具有良好的絮凝效果和生物降解性。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)本发明采用碱性离子液体溶解麦麸纤维素，直接以纤维素为顾及制备天然高分子絮凝剂，从而降低了制备的复杂性及提高了生产过程的经济效益;
(2)本发明采用焦磷酸锰-草酸体系引发剂进行接枝反应，不仅提高了接枝率和单体的转化率，还有效的降低了成本;
(3)本发明制得的污水处理絮凝剂安全环保，抑菌可降解，具有良好的可絮凝效果，其中浊度去除率高达99.7%，COD去除率高达94.3%，30天降解率高达68.2%。