申请日2018.03.09
公开(公告)日2018.06.19
IPC分类号C02F1/52; C02F1/50
摘要
本发明公开了一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括步骤：1)乙烯基改性氨基‑α,β,γ‑环糊精;2)絮凝剂的制备：将乙烯基改性氨基‑α,β,γ‑环糊精、(3‑丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷、三(2‑丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、N‑[3‑(2‑呋喃基)丙烯酰]‑L‑苯丙氨酰‑甘氨酰‑甘氨酸、铝基金属有机框架、光引发剂、乳化剂混合并超声5‑12分钟，后放入模具内，在氮气或惰性气体氛围下，波长为180‑230nm的紫外光下反应42‑50分钟;3)离子交换。本发明还公开了采用所述高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的高效污水处理絮凝剂。该高效污水处理絮凝剂与现有技术中的传统絮凝剂相比，絮凝效果更好，用量更小，絮凝速度更快，性能更稳定，使用更加安全环保。
权利要求书
1.一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精：将氨基-α,β,γ-环糊精加入有机溶剂中，并向其中加入聚合型卤代烷烃，在室温下搅拌反应6-8小时，旋蒸，再用乙醚洗涤产物4-8次后旋蒸除去溶剂;
2)絮凝剂的制备：将经过步骤1)制备得到的乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)、铝基金属有机框架、光引发剂、乳化剂混合并超声5-12分钟，后放入模具内，在氮气或惰性气体氛围下，波长为180-230nm的紫外光下反应42-50分钟;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的絮凝剂浸泡在50-60℃下的质量分数为10-15%的高铁酸钠水溶液中15-22小时，后取出并用水洗4-5次，后置于鼓风干燥箱90-100℃下烘8-12小时。
2.根据权利要求1所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述氨基-α,β,γ-环糊精、有机溶剂、聚合型卤代烷烃的质量比为(3-5)：(10-15)：(2-3)。
3.根据权利要求1所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述聚合型卤代烷烃选自烯丙基氯、甲代烯丙基氯、3-溴-2-甲基丙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙醚、乙酸乙酯、丙酮中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)、铝基金属有机框架、光引发剂、乳化剂的质量比为1:1:1:1:(0.1-0.2)：(0.02-0.06)：(0.03-0.06)。
6.根据权利要求1所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述光引发剂选自二苯甲酮、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种或几种;所述乳化剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述絮凝剂、高铁酸钠水溶液的质量比为(2-3)：(50-100)。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到高效污水处理絮凝剂。
说明书
一种高效污水处理絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种絮凝剂，具体地说，涉及一种高效污水处理絮凝剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着水污染问题日益突出，如何保护水资源引起了人们的广泛关注。水资源的保护主要有两种方法，节约用水和污水处理，通常采用两者相结合的方法。其中，污水处理是当前业内关注的焦点，因为污水是由水和各种杂质组成的一种成分复杂的混合分散体系。在冶金、化工、钢铁、电子刻蚀、印染、食品、制药、纺织、化工、废水浓缩、产品加工等多个行业的生产过程中均排放出大量高浓度含盐和有毒、难降解的有机物污水，其大量排放直接导致江河水质矿化度提高，给土壤、地表水和地下水带来越来越严重的污染，也给人们的健康造成了威胁，给全球生态环境造成了极大的压力。
污水的絮凝处理是污水处理中的关键环节之一，其能够去浊除污，减少污水后续处理的污染负荷。在污水的絮凝处理过程中必不可少的试剂是絮凝剂，絮凝剂的种类和性质直接决定着污水絮凝处理效果，且其对污水处理后续流程的运行状况、最终出水水质和成本费用等均有重要影响。
目前，絮凝剂按照其化学成份不同，主要包括无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。无机絮凝剂又包括无机低分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂。无机低分子絮凝剂成本较低，但是，其具有絮凝沉淀速度慢、药耗量高。无机高分子絮凝剂具有处理效果好、添加量少等优点，但是这类絮凝剂容易造成二次污染，对生态环境带来了诸多不利的影响，并且其成本较高，且在低温低浊时处理效果较差。有机絮凝剂具有用量小、絮凝速度快、絮凝效果好等优点，但是，该类絮凝剂的大量使用会产生高分子残留，毒性较大，破坏水体生物链，进而影响到人类健康。
因此，寻求更为有效的方法，制备一种高效环保污水处理絮凝剂符合市场需求，具有极高的应用价值。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种高效污水处理絮凝剂及其制备方法，该制备方法简单易行，原料易得，价格低廉，对设备要求不高，适合大规模生产;通过所述制备方法制备得到的高效污水处理絮凝剂与现有技术中的传统絮凝剂相比，絮凝效果更好，用量更小，絮凝速度更快，性能更稳定，使用更加安全环保。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精：将氨基-α,β,γ-环糊精加入有机溶剂中，并向其中加入聚合型卤代烷烃，在室温下搅拌反应6-8小时，旋蒸，再用乙醚洗涤产物4-8次后旋蒸除去溶剂;
2)絮凝剂的制备：将经过步骤1)制备得到的乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)、铝基金属有机框架、光引发剂、乳化剂混合并超声5-12分钟，后放入模具内，在氮气或惰性气体氛围下，波长为180-230nm的紫外光下反应42-50分钟;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的絮凝剂浸泡在50-60℃下的质量分数为10-15%的高铁酸钠水溶液中15-22小时，后取出并用水洗4-5次，后置于鼓风干燥箱90-100℃下烘8-12小时。
优选地，步骤1)中所述氨基-α,β,γ-环糊精、有机溶剂、聚合型卤代烷烃的质量比为(3-5)：(10-15)：(2-3)。
较佳地，所述聚合型卤代烷烃选自烯丙基氯、甲代烯丙基氯、3-溴-2-甲基丙烯中的一种或几种。
较佳地，所述有机溶剂选自乙醚、乙酸乙酯、丙酮中的一种或几种。
优选地，步骤2)中所述乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)、铝基金属有机框架、光引发剂、乳化剂的质量比为1:1:1:1:(0.1-0.2)：(0.02-0.06)：(0.03-0.06)。
优选地，所述光引发剂选自二苯甲酮、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚、2,4-二羟基二苯甲酮中的一种或几种。
优选地，所述乳化剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
所述铝基金属有机框架的制备方法参考中国发明专利CN104497032B。
优选地，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
优选地，步骤3)中所述絮凝剂、高铁酸钠水溶液的质量比为(2-3)：(50-100)。
一种高效污水处理絮凝剂，采用所述高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明提供的污水处理絮凝剂的制备方法，简单易行，原料易得，价格低廉，对设备要求不高，适合大规模生产。
2)本发明提供的污水处理絮凝剂，与现有技术中的传统絮凝剂相比，絮凝效果更好，用量更小，絮凝速度更快，性能更稳定，使用更加安全环保。
3)本发明提供的污水处理絮凝剂，添加有铝基金属有机框架，由于其纳米多孔结构，且引入铝离子，有利于提高絮凝效果和絮凝剂的利用率，进而降低污水处理的成本。
4)本发明提供的污水处理絮凝剂，结合了无机絮凝剂和有机絮凝剂的优点，具有投药低、应用范围广、经济的优点，分子链上含有三甲基硅氧基结构、异氰脲酸酯结构、甘氨酸、氨基-α,β,γ-环糊精、季铵盐结构，使得在水中的吸附架桥能力增强，显著提高絮凝效果。分子链上含有的疏水基团作用形成物理交联，增大了流体力学体积，进而增强絮凝剂的抗盐能力，从而进一步提高了其絮凝效果。
5)本发明提供的污水处理絮凝剂，分子链中引入了氨基-α,β,γ-环糊精结构，不仅可以增强吸附架桥结构，而且与季铵盐、高铁酸根协同作用，起到稳定抗菌杀菌作用，另外，其能自动降解，从而降低了环境污染，使用安全、绿色环保。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的铝基金属有机框架为自己合成，合成方法参考中国发明专利CN104497032B。其他原料来自于上海泉昕进出口贸易有限公司。
实施例1
一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精：将氨基-α,β,γ-环糊精30g加入乙醚100g中，并向其中加入烯丙基氯20g，在室温下搅拌反应6-8小时，旋蒸，再用乙醚洗涤产物4次后旋蒸除去溶剂;
2)絮凝剂的制备：将经过步骤1)制备得到的乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精10g、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)10g、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)10g、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)10g、铝基金属有机框架1g、二苯甲酮0.2g、壬基酚聚氧乙烯醚0.3g混合并超声5分钟，后放入模具内，在氮气氛围下，波长为180nm的紫外光下反应42分钟;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的絮凝剂20g浸泡在50℃下的质量分数为10%的高铁酸钠水溶液500g中15小时，后取出并用水洗4次，后置于鼓风干燥箱90℃下烘8小时。
一种高效污水处理絮凝剂，采用所述高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到。
实施例2
一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精：将氨基-α,β,γ-环糊精35g加入乙酸乙酯120g中，并向其中加入甲代烯丙基氯23g，在室温下搅拌反应6.5小时，旋蒸，再用乙醚洗涤产物5次后旋蒸除去溶剂;
2)絮凝剂的制备：将经过步骤1)制备得到的乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精10g、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)10g、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)10g、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)10g、铝基金属有机框架1.3g、安息香双甲醚0.3g、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚0.4g混合并超声6分钟，后放入模具内，在氦气氛围下，波长为190的紫外光下反应45分钟;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的絮凝剂23g浸泡在53℃下的质量分数为12%的高铁酸钠水溶液600g中17小时，后取出并用水洗5次，后置于鼓风干燥箱93℃下烘9小时。
一种高效污水处理絮凝剂，采用所述高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到。
实施例3
一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精：将氨基-α,β,γ-环糊精40g加入丙酮130g中，并向其中加入3-溴-2-甲基丙烯25g，在室温下搅拌反应7小时，旋蒸，再用乙醚洗涤产物6次后旋蒸除去溶剂;
2)絮凝剂的制备：将经过步骤1)制备得到的乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精10g、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)10g、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)10g、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)10g、铝基金属有机框架1.6g、安息香乙醚0.4g、十二烷基苯磺酸钠0.45g混合并超声8分钟，后放入模具内，在氖气氛围下，波长为200nm的紫外光下反应46分钟;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的絮凝剂25g浸泡在56℃下的质量分数为13%的高铁酸钠水溶液700g中18小时，后取出并用水洗4次，后置于鼓风干燥箱96℃下烘10小时。
一种高效污水处理絮凝剂，采用所述高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到。
实施例4
一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精：将氨基-α,β,γ-环糊精45g加入有机溶剂140g中，并向其中加入聚合型卤代烷烃28g，在室温下搅拌反应7.5小时，旋蒸，再用乙醚洗涤产物7次后旋蒸除去溶剂;所述聚合型卤代烷烃是烯丙基氯、甲代烯丙基氯按质量比2:3混配而成;所述有机溶剂是乙醚、丙酮按质量比3:5混配而成。
2)絮凝剂的制备：将经过步骤1)制备得到的乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精10g、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)10g、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)10g、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)10g、铝基金属有机框架1.8g、光引发剂0.5g、乳化剂0.5g混合并超声11分钟，后放入模具内，在氩气氛围下，波长为220nm的紫外光下反应48分钟;所述光引发剂是二苯甲酮、安息香双甲醚、安息香乙醚按质量比1:2:4混配而成;所述乳化剂是壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、十二烷基苯磺酸钠按质量比1:3:5混配而成。
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的絮凝剂28g浸泡在58℃下的质量分数为14%的高铁酸钠水溶液900g中20小时，后取出并用水洗5次，后置于鼓风干燥箱98℃下烘11小时。
一种高效污水处理絮凝剂，采用所述高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到。
实施例5
一种高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精：将氨基-α,β,γ-环糊精50g加入乙醚150g中，并向其中加入甲代烯丙基氯30g，在室温下搅拌反应8小时，旋蒸，再用乙醚洗涤产物8次后旋蒸除去溶剂;
2)絮凝剂的制备：将经过步骤1)制备得到的乙烯基改性氨基-α,β,γ-环糊精10g、(3-丙烯酰氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷(CAS:17096-12-7)10g、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(CAS:40220-08-4)10g、N-[3-(2-呋喃基)丙烯酰]-L-苯丙氨酰-甘氨酰-甘氨酸(CAS:64967-39-1)10g、铝基金属有机框架2g、2,4-二羟基二苯甲酮0.6g、十二烷基苯磺酸钠0.6g混合并超声12分钟，后放入模具内，在氮气氛围下，波长为230nm的紫外光下反应50分钟;
3)离子交换：将经过步骤2)制备得到的絮凝剂30g浸泡在60℃下的质量分数为15%的高铁酸钠水溶液1000g中22小时，后取出并用水洗5次，后置于鼓风干燥箱100℃下烘12小时。
一种高效污水处理絮凝剂，采用所述高效污水处理絮凝剂的制备方法制备得到。