本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种季鏻盐改性刺槐豆胶的絮凝剂。
技术背景
目前，抗菌型絮凝剂主要集中于季铵盐阳离子本身所特有的功能活性，但其抗菌持续时间较短，药用剂量大，且容易产生耐药性，抗菌效果日渐趋弱。相对于季铵盐，季鏻盐的抗菌性能更强，更容易吸附细菌细胞，较季铵盐更稳定，与一般的氧化还原剂及酸、碱等都不发生反应，ph为2～12均可发挥较好的抗菌作用。另一方面，由于可生物降解材料的研究越来越多，其中主要又以天然或半合成物质，如纤维素，改性纤维素等为主要研究对象，但由于其结晶度高，生物降解性差以及存在明显的水溶性差等缺陷，因此开发一种生物降解性好、抗菌活性高且絮凝效果好的絮凝剂具有广泛的应用前景。
技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的在于提供一种季鏻盐改性刺槐豆胶的结构，另一个目的在于提供一种含有季鏻盐改性刺槐豆胶的絮凝剂的制备方法。
所述的絮凝剂由季鏻盐改性刺槐豆胶、辅助吸附组分和辅助剂组成；
所述的辅助吸附组分为活性炭、膨润土、氧化铝中的一种或组合；
所述的辅助剂为羟丙基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉中的一种或组合；
所述的一种季鏻盐改性刺槐豆胶的结构式如(i)所示：
式中r为
所述的季鏻盐改性刺槐豆胶的制备步骤为：
1)将0.1～1.0g天然刺槐豆胶和0.5～2.0g的高碘酸钠加入10％(w/v)氢氧化钠和5％(w/v)尿素溶液中，在圆底烧瓶中进行反应，用锡箔纸包裹遮光，避免高碘酸钠分解，在室温下磁力搅拌3～5h；将乙二醇加入混合液中搅拌0.5～1.0h，以消除未反应的高碘酸钠，得到刺槐豆胶中间体；
2)在烧瓶中加入30ml二甲基亚砜水溶液，称取一定量的刺槐豆胶中间体、1-羟基苯并三唑引发剂依次加入dmso水溶液中，室温下搅拌水化，调节ph调至4.8～5.5后继续搅拌30min，滴加溶于10mldmso水溶液的季鏻盐(0.12～0.20m)搅拌30min后，缓慢滴加9ml1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸的dmso水溶液，继续搅拌反应12～48h，反应结束后倒入丙酮/乙醚混合液进行沉淀，离心，固体产物真空干燥过夜，得到化合物(i)；
其总反应流程如(ii)所示：
式中r为
所述步骤中(2)的季鏻盐为2-羧乙基三苯基溴化鏻、3-羧丙基三苯基溴化鏻，4-羧丁基三苯基溴化鏻中的一种。
所述的含有季鏻盐-氧化刺槐豆胶接枝物絮凝剂的制备步骤为：
取30～50份季鏻盐改性刺槐豆胶溶解于30～50份异丙醇中，在30℃下搅拌0.5～1h，然后加入1～10份辅助吸附组分以及辅助剂1～10份，将上述物质在氮气气氛下温度保持在40～50℃搅拌反应2～4h，然后升温到50～80℃反应1～2h，自然冷却后出料。
优选地，所述的季鏻盐改性刺槐豆胶添加量为45份，异丙醇35份、活性炭5份、膨润土5份以及10份羟丙基淀粉。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的絮凝剂以含有45份(以100份记)p3的污水处理效果和抗菌活性最高；
(2)本发明的一种含有季鏻盐改性刺槐豆胶的絮凝剂处理污水中有机物含量可低至16.0mg/l和浊度清除率可达93.2％，抑菌率可达70％以上，其中对金黄色葡萄球菌抑制率可达100％。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
将45份2-羧乙基三苯基溴化鏻改性刺槐豆胶(p1)、3-羧丙基三苯基溴化鏻改性刺槐豆胶(p2)、4-羧丁基三苯基溴化鏻改性刺槐豆胶(p3)分别溶于35份异丙醇中，在30℃下搅拌1h，然后加入5份活性炭和5份膨润土以及羟丙基淀粉10份，将上述物质在氮气气氛下温度保持在40～50℃搅拌反应2h，然后升温到80℃反应1.5h，自然冷却后出料；
对上述含有p1、p2、p3三组絮凝剂样品进行浊度清除率(％)、cod(cr)(mg/l)和抑菌率(％)测定，其测定条件如下：
1)浊度清除率(％)：根据公式(1)进行浊度清除率计算，
2)cod(cr)(mg/l)：cod测定仪；
3)抑菌率(％)：抑菌试验条件参照ws/t650-2019中的载体浸泡定量杀菌实验方法进行测定，实验菌种为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌，试验后测得该絮凝剂的抑菌率x如式(2)：
式中：x为抑菌率，％；
a0为对照样品的平均菌落数，cfu/片；
a1为试验样品的平均菌落数，cfu/片；
试验方法：取试验菌24h新鲜斜面培养物用pbs洗下，用pbs稀释至约5.0×105cfu/ml～5.0×106cfu/ml，制成菌悬液备用。取无菌试管，先加入5ml样品，置20℃±1℃水浴5min，再加入0.1ml试验用菌悬液，迅速混匀并立即计时。待试验菌与样品相互作用至说明书的规定时间，分别吸取1.0ml试验菌与样品混合液接种2个平皿，倾注培养基。菌量无法计数时，以pbs进行10倍系列稀释后，选适宜稀释度分别吸取1.0ml接种2个平皿，做活菌培养计数；所有试验样本和对照样本均在36℃±1℃培养，细菌繁殖体培养48h观察结果；白色念珠菌培养72h观察结果。试验重复3次，计算抑菌率。
结果判定：抑菌率≥50％～90％，有抑菌作用；抑菌率≥90％，有较强抑菌作用。
按上述测定方法得到的结果见表1；
表1：p1、p2、p3对絮凝剂的性能影响
p1、p2、p3对絮凝剂的性能影响由表1结果可知，不同烷烃链长的季鏻盐对浊度清除率、cod(cr)以及抗菌活性均有影响，但烷烃链长对于污水的浊度清除和有机物清除率影响较小，而随着烷烃链的长度增加，抗菌活性增大，其中以含有p3的絮凝剂抗菌活性最好，该絮凝剂的抗菌活性顺序为：革兰氏阳性菌>革兰氏阴性菌>真菌，主要因为还絮凝剂含有季鏻盐阳离子对细胞壁和细胞膜具有较强的破坏力。
实施例2
取p3溶解于异丙醇中，在30℃下搅拌1h，然后加入5份活性炭和5份膨润土以及羟丙基淀粉10份，将上述物质在氮气气氛下温度保持在40～50℃搅拌反应2h，然后升温到80℃反应1.5h，自然冷却后出料；
其中p3和异丙醇的添加量见表2；
表2：p3和异丙醇的添加量
对上述五组样品进行浊度清除率(％)、cod(cr)(mg/l)和抑菌率(％)测定，其测定条件同实施例1方法，得到的结果见表3；
表3：p3和异丙醇的添加量对絮凝剂的性能影响
由表3结果可知，p3和异丙醇的添加量对絮凝剂的性能影响较大，五组样品的浊度清除和cod(cr)能力随着p3添加量的增加而增加，优选添加量为45份，浊度清除率可达93.2％以上，cod(cr)可低至16.0mg/l，继续增加p3没有明显变化。
空白组
取45份天然刺槐豆胶在30℃下加入35份异丙醇中，在30℃下搅拌1h，然后加入5份活性炭和5份膨润土以及羟丙基淀粉10份，将上述物质在氮气气氛下温度保持在40～50℃搅拌反应2h，然后升温到90℃反应1.5h，自然冷却后出料。
经过测定结果发现空白组既没有抗菌性，对水体中的颗粒和有机物等杂质的清除效果低于实施例2(2-4)15～22％，因此表明季鏻盐改性刺槐豆胶具有良好的吸附效果和抗菌活性，极大的改善和提高了天然刺槐豆胶的理化性质，拓宽了仅作为普通增稠剂的应用，同时具有良好的生物降解性，不给生态环境造成负担。