一种高效多功能缓释絮凝剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功能高分子复合材料领域，具体地指一种高效多功能缓释絮凝剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]采用凝聚剂和絮凝剂处理污水是水处理过程常用的手段，如果能够开发利用多功能、高效、无毒、价廉的天然高分子及其经过改性的絮凝剂，就可以被广泛应用于污水净水处理领域。
[0003]壳聚糖就是一种天然高分子多糖，易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，其化学性质主要体现在其分子中的羟基和氨基容易进行化学改性，可引入许多官能团；还有另一种重要性质是具有极强的吸附和螯合能力，也即壳聚糖分子中的羟基和氨基可以与离子进行螯合作用，是一种良好的阳离子絮凝剂，可以与金属离子形成稳定的螯合物，还可以凝集溶液中带负电荷的悬浊物和有机物形成大块絮凝团沉降，如:蛋白质、氨基酸、核酸、脂肪酸和卤素等。
[0004]聚丙稀酸钠属聚酸类阴离子高分子，相对小分子质量的为液态，相对大分子质量的常为固态，溶于水形成极粘稠的透明液体，自身带有负电荷，可促使带正电荷悬浊粒子凝聚。聚丙烯酸钠有强烈的絮凝作用而且无毒；对悬浮于水中的细微粒产生非离子性吸附，使粒子之间产生交联；对具有金属氢氧化物这类正电荷的胶体粒子更显示出其优良性能。
[0005]前述两种高分子材料都有反应活性，生物可降解性，具有絮凝吸附机能，在分别独立用于或者同时应用于水处理净化时存在着反应速度不可控，反应生成物不可分离的问题，而且使用时需要特定投加设备与管道连接，投置于静态水池、水罐，不便于后续处理过程的安排。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是要解决上述【背景技术】的不足，提供一种具有优异的吸附性、生物相容性、可降解性、安全性、缓释性的高效多功能缓释絮凝剂及其制备方法。
[0007]本发明的技术方案为:一种高效多功能缓释絮凝剂，其特征在于，所述絮凝剂由聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物、聚乙烯醇、水组成，其中聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物中所用原料聚丙烯酸钠、壳聚糖与聚乙烯醇、水质量百分数之和为100%，各组分含按质量百分数分别为1-4%聚乙烯醇、0.1-1%聚丙烯酸钠、10-12%壳聚糖，余量为水；
[0008]所述絮凝剂由:聚丙烯酸钠与壳聚糖制成聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物；聚乙烯醇与水搅拌溶解得到聚乙烯醇胶体；聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物分散在聚乙烯醇胶体中得到。
[0009]优选的，所述聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物由:壳聚糖溶解到稀乙酸溶液中，充分搅拌得到壳聚糖溶液，将聚丙烯酸钠溶解到水中，搅拌得到聚丙烯酸钠溶液，将壳聚糖溶液在600C的情况下加入初期引发剂并通入氮气30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸钠溶液，加入后期引发剂和交联剂的混合水溶液，65-80°C下反应5-6h，经过冷却出料过滤清洗后得到。
[0010]优选的，所述聚乙烯醇胶体由醇解度为78-81的聚乙烯醇在水中浸泡24-36h后加热至90°C，充分搅拌溶解得到。
[0011]本发明还提供一种高效多功能缓释絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤为:
[0012]a.将壳聚糖溶解到稀乙酸溶液中，充分搅拌得到壳聚糖溶液，将聚丙烯酸钠溶解到水中，搅拌得到聚丙烯酸钠溶液，将壳聚糖溶液在60°C的情况下加入初期引发剂并通入氮气30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸钠溶液，加入后期引发剂和交联剂的混合水溶液，65-80°C下反应5-6h，经过冷却出料过滤清洗得到聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物。
[0013]b.醇解度为78-81的聚乙烯醇在水中浸泡24-36h后加热至90°C，充分搅拌溶解形成聚乙烯醇胶体；
[0014]c.将聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物预热熔化后加入聚乙烯醇胶体中，搅拌均匀取出铸模得到颗粒状产物，颗粒状产物经过冷冻干燥后得到絮凝剂。
[0015]优选的，其中步骤a中聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物所用原料聚丙烯酸钠、壳聚糖与步骤c中聚乙烯醇、溶解聚乙烯醇使用的水质量百分数之和为100%，各组分含按质量百分数分别为1-4%聚乙烯醇、0.1-1%聚丙烯酸钠、10-12%壳聚糖，余量为水。
[0016]优选的，所述初期引发剂为质量浓度为0.65-0.8%的过硫酸钾溶液，过硫酸钾溶液用量为壳聚糖溶液质量的2.5-3%。
[0017]优选的，所述后期引发剂与交联剂的混合水溶液为质量浓度分别0.8-1%亚硫酸氢钠和0.1-0.16%亚甲基双丙烯酰胺的混合水溶液。
[0018]进一步的，后期引发剂与交联剂的混合水溶液用量为壳聚糖溶液质量与聚丙烯酸钠溶液质量和的2-4%。
[0019]优选的，稀乙酸溶液浓度为0.2-0.4mol/Lo
[0020]优选的，步骤c中将聚丙烯酸钠与壳聚糖混合物预热至70_90°C。
[0021]聚丙烯酸钠属聚酸类阴离子高分子，具有可溶性和可熔性，具有可促使带正电荷悬浊粒凝结和活性吸附机能和分散作用。壳聚糖是一种天然高分子聚合物，具有可溶性和可熔性和可自然降解性，具有可选择性吸附重金属的作用，聚乙烯醇是一种高分子聚合物，具有可溶性和可熔性和可自然降解性，具有选用不用聚合度醇解度的产品规格就可以获得在不同温度下的溶解度不同的特性，以此特性被选作聚丙烯酸钠和壳聚糖的载体。
[0022]本发明中，聚丙烯酸钠和壳聚糖各自交联、相互穿透而形成互穿聚合物网的共混物，分散在聚乙烯醇胶体中，利用聚乙烯醇的缓释性逐步溶解进行絮凝，控制絮凝速率，避免了聚丙烯酸钠和壳聚糖单独作用时前期絮凝速率过大而后期已经反应完全无法继续发生作用。本发明的高效多功能缓释絮凝剂具有生物活性，可溶性和可熔性，生物降解性，可控缓释凝聚性吸附性，对环境友好无毒无害。在水处理污水净化领域具有实际的应用前景。
【附图说明】
[0023]图1为本发明絮凝剂制备流程图
[0024]图2为本发明絮凝剂对浊度和COD的絮凝效果图
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0026]实施例1
[0027]高效多功能缓释絮凝剂的制备方法，步骤为:
[0028]a.将Ig壳聚糖溶解到60ml浓度为0.25mol/L稀乙酸溶液中，充分搅拌至完全溶解得到壳聚糖溶液，将4g聚丙烯酸钠溶解到240ml水中，搅拌得到聚丙烯酸钠溶液，将壳聚糖溶液在60°C的情况下加入质量浓度0.65%过硫酸钾溶液，用量为壳聚糖溶液质量的2.5%，并通入氮气30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸钠溶液，加入含有质量浓度分别为0.8%亚硫酸氢钠和0.1 %亚甲基双丙烯酰胺混合水溶液，亚硫酸氢钠和亚甲基双丙烯酰胺的混合水溶液使用量为壳聚糖溶液质量与聚丙烯酸钠溶液质量和的2%，60°C下反应5-6h，经过冷却出料过滤清洗得到聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物；
[0029]b.醇解度为78-81的1g聚乙烯醇在85g水中浸泡24_36h后加热至90°C，充分搅拌溶解形成聚乙烯醇胶体；
[0030]c.将聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物预热熔化后加入聚乙烯醇胶体中，搅拌均匀取出铸模得到颗粒状产物，颗粒状产物经过冷冻干燥后得到絮凝剂。
[0031]图1所示为本发明絮凝剂制备流程图，对本实施例高效多功能缓释絮凝剂最终产品进行效果测试，以去除污水的COD和浊度为例，其效率分别为62%和95%。
[0032]实施例2
[0033]高效多功能缓释絮凝剂的制备方法，步骤为:
[0034]a.将0.1g壳聚糖溶解到60ml浓度为0.2mol/L稀乙酸溶液中，充分搅拌至完全溶解得到壳聚糖溶液，将Ig聚丙烯酸钠溶解到240ml水中，搅拌得到聚丙烯酸钠溶液，将壳聚糖溶液在60°C的情况下加入质量浓度0.8%过硫酸钾溶液，用量为壳聚糖溶液质量的3%，并通入氮气30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸钠溶液，加入含有质量浓度分别为1%亚硫酸氢钠和0.16%亚甲基双丙烯酰胺的混合水溶液，亚硫酸氢钠和亚甲基双丙烯酰胺的混合水溶液使用量为壳聚糖溶液质量与聚丙烯酸钠溶液质量和的4%，85°C下反应5-6h，经过冷却出料过滤清洗得到聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物；
[0035]b.醇解度为78-81的12g聚乙烯醇在86.9g水中浸泡24_36h后加热至70°C，充分搅拌溶解形成聚乙烯醇胶体；
[0036]c.将聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物预热熔化后加入聚乙烯醇胶体中，搅拌均匀取出铸模得到颗粒状产物，颗粒状产物经过冷冻干燥后得到絮凝剂。
[0037]图1所示为本发明絮凝剂制备流程图，对本实施例高效多功能缓释絮凝剂最终产品进行效果测试，以去除污水的COD和浊度为例，其效率分别为80%和85%。
[0038]实施例3
[0039]高效多功能缓释絮凝剂的制备方法，步骤为:
[0040]a.将0.5g壳聚糖溶解到60ml浓度为0.4mol/L稀乙酸溶液中，充分搅拌至完全溶解得到壳聚糖溶液，将3g聚丙烯酸钠溶解到240ml水中，搅拌得到聚丙烯酸钠溶液，将壳聚糖溶液在60°C的情况下加入质量浓度0.7%过硫酸钾溶液，用量为壳聚糖溶液质量的2.8%，并通入氮气30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸钠溶液，加入含有质量浓度分别为0.9%亚硫酸氢钠和0.12%亚甲基双丙烯酰胺混合水溶液，亚硫酸氢钠和亚甲基双丙烯酰胺的混合水溶液使用量为壳聚糖溶液质量与聚丙烯酸钠溶液质量和的3%，60°C下反应5-6h，经过冷却出料过滤清洗得到聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物；
[0041]b.醇解度为78-81的Ilg聚乙烯醇在85.5g水中浸泡24_36h后加热至90°C，充分搅拌溶解形成聚乙烯醇胶体；
[0042]c.将聚丙烯酸钠/壳聚糖共混物预热熔化后加入聚乙烯醇胶体中，搅拌均匀取出铸模得到颗粒状产物，颗粒状产物经过冷冻干燥后得到絮凝剂。
[0043]图1所示为本发明絮凝剂制备流程图，对本实施例高效多功能缓释絮凝剂最终产品进行效果测试，以去除污水的COD和浊度为例，其效率分别为75%和90%。
[0044]实施例4
[0045]高效多功能缓释絮凝剂的制备方法，步骤为:
[0046]a.将0.2g壳聚糖溶解到60ml浓度为0.3mol/L稀乙酸溶液中，充分搅拌至完全溶解得到壳聚糖溶液，将2g聚丙烯酸钠溶解到240ml水中，搅拌得到聚丙烯酸钠溶液，将壳聚糖溶液在60°C的情况下加入质量分数为0.75%过硫酸钾溶液，用量为壳聚糖溶液质量的2.5%，并通入氮气30-40min，加入已配制好的聚丙烯酸钠溶液，加入含有质量浓度分别为I %亚硫酸氢钠和0.14%亚甲基双