本发明涉及工业废水处理用絮凝剂技术领域，尤其涉及一种阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法。
背景技术：
絮凝技术普遍应用于工业废水处理过程中，絮凝效果的好坏往往决定了后续流程的运行状况、最终出水水质和费用。目前，无机高分子和合成有机高分子絮凝剂在废水处理中一直发挥着重要的作用。但是传统的无机高分子絮凝剂(聚合硫酸铁、聚合氯化铝)用量大，受环境影响大，且后续引发的二次污染也制约其发展。合成有机高分子絮凝剂，例如强阳离子化聚丙烯酰胺(cpam)、聚乙烯吡啶，虽然具有用量小，絮凝能力强，产生浮渣少，效率高等优点，但是很难降解，部分还具有毒副作用，废渣含水率高，产生污泥体积庞大和处理成本相对较贵。
在天然水体中，大部分胶体和悬浮颗粒带有负电荷，阳离子型絮凝剂可以对其产生电中和和压缩双电层作用，使悬浮颗粒失稳快速沉降而产生絮凝效果。因此，阳离子型絮凝剂是目前研究的热点。
技术实现要素：
针对现有絮凝剂存在的难降解，有毒副作用，成本高等问题，本发明提供一种阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种阳离子淀粉絮凝剂，包括质量份数如下的原料组分：
相对于现有技术，本发明提供的阳离子淀粉絮凝剂，以醚化淀粉为原料，经过接枝共聚改性处理，使所得阳离子淀粉絮凝剂取代度高，水溶性好，絮凝效果好，可生物降解，无毒副作用，且原料广泛，价格低廉，生产成本低，可作为一种高效、环保的阳离子絮凝剂使用。
进一步地，本发明还提供所述阳离子淀粉絮凝剂的制备方法。该制备方法，至少包括以下步骤：
(1)按照所述阳离子淀粉絮凝剂的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述醚化淀粉、表面活性剂加入到有机溶剂、去离子水等体积比的混合溶剂中，得到反应体系，进行除氧处理；
(3)将引发剂滴加到反应体系中，引发后，将接枝单体滴加到反应体系中，恒温反应；
(4)反应结束后，经过冷却、提纯、干燥处理后，得到阳离子淀粉絮凝剂。
相对于现有技术，本发明提供的阳离子淀粉絮凝剂的制备方法，工艺简单，操作方便，安全环保，可广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中阳离子淀粉絮凝剂及原淀粉的红外光谱图；
图中，a、原淀粉；b、阳离子淀粉絮凝剂。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种阳离子淀粉絮凝剂，该阳离子淀粉絮凝剂，包括质量份数如下的原料组分：
优选地，醚化淀粉由玉米淀粉在醚化剂和催化剂作用下制备所得；所述催化剂为无机碱催化剂。
进一步优选地，所述醚化剂为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(gta)；所述催化剂为氢氧化钠。
优选地，表面活性剂为十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵，具有良好的生物降解性。
优选地，引发剂为硝酸铈铵，有反应条件温和、周期短、接枝效率高，可以提高取代度，增加絮凝剂中的阳离子数量，得到更高效的阳离子淀粉絮凝剂。
进一步优选地，硝酸铈铵采用硝酸溶解后使用。
优选地，接枝单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)或甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵，均为阳离子单体，可生物降解，与醚化淀粉进行接枝共聚，得到阳离子淀粉絮凝剂。
优选地，有机溶剂为乙醇。
本发明实施例提供的阳离子淀粉絮凝剂，以醚化淀粉为原料，经过接枝共聚改性处理，使所得阳离子淀粉絮凝剂取代度高，水溶性好，絮凝效果好，可生物降解，无毒副作用，且原料广泛，价格低廉，生成成本低，可作为一种高效、环保的阳离子絮凝剂使用。
本发明在提供该阳离子淀粉絮凝剂的前提下，还进一步提供了该阳离子淀粉絮凝剂的制备方法。
在一实施例中，该制备方法至少包括以下步骤：
(1)按照所述阳离子淀粉絮凝剂的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述醚化淀粉、表面活性剂加入到有机溶剂、去离子水等体积比的混合溶剂中，得到反应体系，进行除氧处理；
(3)将引发剂滴加到反应体系中，引发后，将接枝单体滴加到反应体系中，恒温反应；
(4)反应结束后，经过冷却、提纯、干燥处理后，得到阳离子淀粉絮凝剂。
下面对上述制备方法做进一步的解释说明：
优选地，除氧处理通过通入氮气实现，通气时间为20-40min。
优选地，接枝单体滴加到反应体系中的时间为20-30min。
优选地，引发时间为4-6min。
优选地，恒温反应的温度为40～60℃，时间为3～5h，是接枝共聚反应彻底。
优选地，提纯处理为用乙醇沉析洗涤，并过滤，得到高纯度的阳离子淀粉絮凝剂。
优选地，干燥处理为在50℃下真空干燥。
本方法制备工艺简单，操作方便，安全环保，可广泛推广。
为了更好的说明本发明实施例提供的阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
一种阳离子淀粉絮凝剂，包括质量份数如下的原料组分：
阳离子淀粉絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照所述阳离子淀粉絮凝剂的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述醚化淀粉、十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵加入到乙醇、去离子水的混合溶剂中，得到反应体系，通氮气30min，进行除氧处理；
(3)将用15ml硝酸溶液(1mol/l)溶解硝酸铈铵并滴加到反应体系中，引发5min后，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵滴加到反应体系中，30min内滴加完毕，在40℃下，恒温反应4h；
(4)反应结束后，冷却，用乙醇沉析洗涤，并过滤，50℃下真空干燥，得到阳离子淀粉絮凝剂。
测得产物取代度为1.196，应用于2％的高岭土悬浊液时最佳加入量为5mg/l，浊度可降低为53.46ntu。
实施例2
一种阳离子淀粉絮凝剂，包括质量份数如下的原料组分：
阳离子淀粉絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照所述阳离子淀粉絮凝剂的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述醚化淀粉、十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵加入到乙醇、去离子水的混合溶剂中，得到反应体系，通氮气20min，进行除氧处理；
(3)将用15ml硝酸溶液(1mol/l)溶解硝酸铈铵并滴加到反应体系中，引发4min后，将甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵滴加到反应体系中，20min内滴加完毕，在60℃下，恒温反应3h；
(4)反应结束后，冷却，用乙醇沉析洗涤，并过滤，50℃下真空干燥，得到阳离子淀粉絮凝剂。
测得产物取代度为1.077，应用于2％的高岭土悬浊液时最佳加入量为5mg/l时，浊度可降低为86.71ntu。
实施例3
一种阳离子淀粉絮凝剂，包括质量份数如下的原料组分：
阳离子淀粉絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照所述阳离子淀粉絮凝剂的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述醚化淀粉、十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵加入到乙醇、去离子水的混合溶剂中，得到反应体系，通氮气40min，进行除氧处理；
(3)将用15ml硝酸溶液(1mol/l)溶解硝酸铈铵并滴加到反应体系中，引发6min后，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵滴加到反应体系中，25min内滴加完毕，在50℃下，恒温反应5h；
(4)反应结束后，冷却，用乙醇沉析洗涤，并过滤，50℃下真空干燥，得到阳离子淀粉絮凝剂。
测得产物取代度为1.006，应用于2％的高岭土悬浊液时最佳加入量为8mg/l时，浊度可降低为100.0ntu。
实施例4
一种阳离子淀粉絮凝剂，包括质量份数如下的原料组分：
阳离子淀粉絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照所述阳离子淀粉絮凝剂的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述醚化淀粉、十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵加入到乙醇、去离子水的混合溶剂中，得到反应体系，通氮气30min，进行除氧处理；
(3)将用15ml硝酸溶液(1mol/l)溶解硝酸铈铵并滴加到反应体系中，引发5min后，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵滴加到反应体系中，30min内滴加完毕，在50℃下，恒温反应5h；
(4)反应结束后，冷却，用乙醇沉析洗涤，并过滤，50℃下真空干燥，得到阳离子淀粉絮凝剂。
测得产物取代度为1.142，应用于2％的高岭土悬浊液时最佳加入量为5mg/l时，浊度可降低为67.54ntu。
实施例5
一种阳离子淀粉絮凝剂，包括质量份数如下的原料组分：
阳离子淀粉絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照所述阳离子淀粉絮凝剂的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述醚化淀粉、十六烷基二甲基(2-亚硫酸)乙基铵加入到乙醇、去离子水的混合溶剂中，得到反应体系，通氮气20min，进行除氧处理；
(3)将用15ml硝酸溶液(1mol/l)溶解硝酸铈铵并滴加到反应体系中，引发4min后，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵滴加到反应体系中，30min内滴加完毕，在60℃下，恒温反应4h；
(4)反应结束后，冷却，用乙醇沉析洗涤，并过滤，50℃下真空干燥，得到阳离子淀粉絮凝剂。
测得产物取代度为1.307，应用于2％的高岭土悬浊液时最佳加入量为4mg/l时，浊度可降低为63.32ntu。
由以上数据可得，使所得阳离子淀粉絮凝剂取代度高，絮凝效果好。
为了更好的说明本发明实施例提供的阳离子淀粉絮凝剂的特性，下面将实施例5制备的阳离子淀粉絮凝剂进行了红外测试，结果如图1所示。
如图1所示，从图中可以看出阳离子淀粉絮凝剂除了保持原淀粉所有的特征吸收峰外，在1383cm-1出现了一个明显的吸收峰，该峰为季铵盐基团上c-h键对称弯曲振动吸收峰。1480cm-1处出现了-n+(ch3)的振动吸收峰，可以初步说明淀粉改性反应的有效性；在1718cm-1处有吸收峰，此峰为侧链pdmc(聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)上羰基c＝o的伸缩振动吸收峰。由图中的特征吸收峰证明了淀粉骨架上已经连上醚化剂gta和接枝单体dmc，即成功得到了阳离子淀粉絮凝剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。