一种阴离子絮凝剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然高分子材料技术领域，具体涉及一种阴离子絮凝剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]水处理絮凝剂按照其分子组成可以分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两种。与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂具有用量小、絮凝剂快、受盐类、PH、环境温度等因素影响小、产生废渣少且易于处理等优点，因而广泛的应用于化工、造纸、石油等污水处理中。有机絮凝剂又分为合成有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。目前，天然高分子絮凝剂研究最多的是壳聚糖，但壳聚糖在碱性和中性溶液中溶解性极差，且由于其空间位阻较大、分子量较小，因而限制了其使用。
[0003]水处理絮凝剂目前应用最多的是阳离子絮凝剂，但阳离子絮凝剂仅对水体中的阴离子物质有较强的吸附性能，对于水体中的阳离子物质，如重金属离子却达不到吸附效果。关于阴离子絮凝剂目前应用较多的是聚丙烯酰胺类絮凝剂，但是现今使用的阴离子聚丙烯酰胺质量并不能满足要求，主要体现在该种类絮凝剂合成的主要单体丙烯酰胺是致癌物质，且生物降解性能差，同时该种类絮凝剂溶解时间长、分子量不高、产品中残留的丙烯酰胺单体含量高。
[0004]明胶是胶原经酸、碱、酶等作用或者在光、紫外线、热等物理变性产物，它与胶原一样是由氨基酸组成的，因而明胶分子含有大量的氨基、羧基和羟基，因而可以利用这些官能团的活性对其进行改性，从而制备出性能更优异的絮凝剂。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于制备出一种以明胶为原料制备的阴离子絮凝剂，以得到一种制备过程和使用过程环保且可以有效去除水体中重金属离子的絮凝剂。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种阴离子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:制备明胶水解液；
步骤二:制备改性明胶:用NaOH调明胶水解液pH为6?8，然后在温度30?50°C下向明胶水解液中滴加明胶质量50%?80%的乙醛酸(用NaOH调节乙醛酸pH到6?8)，反应2?3h后升温至110?130°C去除剩余的乙醛酸，得到改性明胶；
步骤三:制备交联改性明胶:用NaOH溶液调节体系pH为8?10，之后滴入明胶质量3%?10%的环氧氯丙烷(用乙醇溶液溶解)，在30~35°C下反应I?2h，得到交联改性明胶；
步骤四:升温至115?130°C去除体系中剩余的环氧氯丙烷和乙醇，得到环氧氯丙烷交联的改性明胶-阴离子絮凝剂。
[0007]根据上述的方法制备而成的阴离子絮凝剂。
[0008]与现有技术相比，本发明具有以下优点:以工业明胶为原材料制备阴离子絮凝剂，经乙醛酸羧基化改性的明胶分子上含有大量的羧基，因而与重金属离子的络合点增多，因而对重金属离子的吸附作用强;之后使用环氧氯丙烷交联后的改性明胶分子链增大，使得其絮凝效果更好;且该产品制备方法简单环保。
【具体实施方式】
[0009]下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0010]实施例1:一种阴离子絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一:制备明胶水解液:称取工业明胶30 g，溶于50 mL的蒸馏水中，用氨水调节pH6，加入工业明胶质量1%的复合酶(中性蛋白酶与胰蛋白酶质量比1:1)，在温度30°C下搅拌水解Ih，得到明胶水解液；
步骤二:制备改性明胶:用NaOH调节明胶水解液pH至6，在35°C下滴加明胶质量50%的乙醛酸(用NaOH调节乙醛酸pH到6)，反应Ih后升温至120°C去除剩余的乙醛酸，得到改性明胶；步骤三:制备交联改性明胶:用NaOH溶液调节体系pH为8，之后滴入明胶质量3%的环氧氯丙烷(用1mL乙醇溶液溶解)，在35°C下反应lh，得到交联改性明胶；
步骤四:升温至130°C去除体系中剩余的环氧氯丙烷和乙醇，从而得到环氧氯丙烷交联的改性明胶-阴离子絮凝剂。
[0011]该条件下制备的改性明胶-阴离子絮凝剂对Cr2O3溶液中Cr3+离子的去除率可达60%左右。
[0012]实施例2:—种阴离子絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一:制备明胶水解液:称取工业明胶50g，溶于50mL的蒸馏水中，用氨水调节pH 7，加入工业明胶质量1%的复合酶(中性蛋白酶:胰蛋白酶=1:1)，在温度35°C下搅拌水解2h，得到明胶水解液；
步骤二:制备改性明胶:用NaOH调节明胶水解液pH至7，在35°C下滴加明胶质量70%的乙醛酸(用NaOH调节乙醛酸pH到7)，反应2h后升温至120°C去除剩余的乙醛酸，得到改性明胶；步骤三:制备交联改性明胶:用NaOH溶液调节体系pH为9，之后滴入明胶质量10%的环氧氯丙烷(用乙醇溶液溶)，在30°C下反应2h，得到交联改性明胶；
步骤四:升温至130°C去除体系中剩余的环氧氯丙烷和乙醇，从而得到环氧氯丙烷交联的改性明胶-阴离子絮凝剂。
[0013]该条件下制备的改性明胶-阴离子絮凝剂对Cr2O3溶液中Cr3+离子的去除率可达70%左右。
[0014]实施例3:—种阴离子絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一:制备明胶水解液:
称取工业明胶30g，溶于50mL的蒸馏水中，用氨水调节pH 6?8，加入工业明胶质量2%的复合酶(中性蛋白酶:胰蛋白酶=1:1)，在温度35°C下搅拌水解2h，得到明胶水解液；
步骤二:制备改性明胶:用NaOH调节明胶水解液pH至8，在35°C下滴加明胶质量80%的乙醛酸(用NaOH调节乙醛酸pH到8)，反应3h后升温至120°C去除剩余的乙醛酸，得到改性明胶；步骤三:步骤三:制备交联改性明胶:用NaOH溶液调节体系pH为10，之后滴入明胶质量10%的环氧氯丙烷(用乙醇溶液溶)，在35°C下反应2h，得到交联改性明胶； 步骤四:升温至130°C去除体系中剩余的环氧氯丙烷和乙醇，从而得到环氧氯丙烷交联的改性明胶-阴离子絮凝剂。
[0015]该实施例为最佳实施例，该条件下制备的改性明胶-阴离子絮凝剂对Cr2O3溶液中Cr3+离子的去除率可达80%左右。
【主权项】
1.一种阴离子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤: 步骤一:制备明胶水解液； 步骤二:制备改性明胶:用NaOH调明胶水解液pH为6?8，然后在温度30?50°C下向明胶水解液中滴加明胶质量50%?80%的乙醛酸(用NaOH调节乙醛酸pH到6?8)，反应2?3h后升温至110?130°C去除剩余的乙醛酸，得到改性明胶； 步骤三:制备交联改性明胶:用NaOH溶液调节体系pH为8?10，之后滴入明胶质量3%?10%的环氧氯丙烷(用乙醇溶液溶解)，在30~35°C下反应I?2h，得到交联改性明胶； 步骤四:升温至115?130°C去除体系中剩余的环氧氯丙烷和乙醇，得到环氧氯丙烷交联的改性明胶-阴离子絮凝剂。2.根据权利要求1所述的方法制备而成的阴离子絮凝剂。
【专利摘要】本发明为以工业明胶为原料的阴离子絮凝剂的制备方法，其制备是首先是用1%~3%复合酶（中性蛋白酶：胰蛋白酶=1：1）水解工业明胶；然后滴入明胶质量50%~80%的乙醛酸，从而得到改性明胶；再滴入明胶质量3%~10%的环氧氯丙烷，交联改性明胶，从而制备出阴离子絮凝剂。本发明实现了以工业明胶为原料制备阴离子絮凝剂，且制备方法简单。
【IPC分类】C02F1/56
【公开号】CN105502616
【申请号】CN201510959410
【发明人】强涛涛, 赵静
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月21日