[发明专利]一种阴离子型改性天然高分子聚合物絮凝剂的制备

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，特别是淀粉接枝共聚物的制备技术领域。

背景技术

随着工业化生产规模日益加大，含有重金属离子的废水产生量越来越大，重金属离子已成为最严重、最常见的水污染物之一。重金属离子通常具有急性或慢性毒性，有时还会以更复杂的方式毒害人体。因此，清除水体中的重金属离子，减少其对人类生存的危害是工业生产的重要任务之一。

城市生活污水和工业废水排放之前，需要经过适当的处理，以除去水中的悬浮物、有机物等污染物。目前国内外普遍采用的废水处理方法是絮凝沉降法，既经济又简便，且在污水处理中有着重要的地位，尤其是在预处理中。絮凝技术具有工艺简单、操作方便、投资成本低和处理时间短等优点。絮凝沉淀就是向废水中投加絮凝剂，破坏水中胶体粒子及微粒悬浮物的稳定性，那些能在水中长期保持分散悬浮而不能自然下沉或者用自然沉淀法难以从水中分离除去的粒子，在加入絮凝剂后，能使其互相接触而聚集在一起，形成絮状物并快速沉降。絮凝剂能有效地脱除80～90%的悬浮物和65～95%的胶体物质，同时对降低水中COD有着重要作用。絮凝剂对去除水中的细菌、病毒有着显著效果，有利于保证水处理中的下一步消毒、杀菌。所以絮凝技术是一种处理效率高、经济又简便的水处理技术，而絮凝沉淀效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能。

淀粉是一种六元环状的天然高分子属多糖类化合物，是目前广泛使用的一类可生物降解的天然高分子，可应用于食品、化工、医药、纺织、造纸等诸多工业中。但作为原料，原淀粉在应用中存在着很多不足，例如生物降解速度过快，水中膨胀性较大。因此，通过改变原淀粉的分子结构而改善其性质的研究成为了国内外研究热点。物理、化学和酶改性是改善原淀粉的分子结构和性质的常用方法。

在众多淀粉改性的方法中，淀粉接枝共聚改性的研究尤为引人注目。上个世纪70年代，日本的松田和雄报道了强碱或碱性分子筛的催化体系，Ranby则提出了利用Mn²⁺作为催化剂，常文越等人以Ce⁴⁺作为引发剂，进行了丙烯酰胺-淀粉接枝共聚反应，使得淀粉接枝率高达94.9%，支链的分子量超过300万，且对多种工业污水絮凝效果不亚于聚丙烯酰胺(分子量300万)的产品，朱瑞宜等用硝酸饰胺作为引发剂，研制出玉米淀粉接枝丙烯酰胺、丙烯酸单体的共聚物，青岛大学巫拱生等人则把硫脲-双氧水为引发剂，制取玉米淀粉与丙烯酰胺的接枝共聚物，作为造纸工业废水处理的絮凝剂，陈卓等人利用Fe²⁺/H₂O₂的氧化还原引发体系，进行了淀粉与二甲基二烯丙基氯化胺(DMDAAC)接枝聚合，制得含有阳离子季胺基团的淀粉-DMDAAC接枝共聚物，而胡子恒等采用自由基溶液聚合法，以KMnO₄/H⁺为引发体系，进行了淀粉和丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铝的接枝共聚。

经研究表明，为了获得高性能淀粉基材料，对淀粉进行交联变性是有效的方法之一。交联淀粉提高了糊化温度和黏度，比淀粉糊稳定程度有很大提高。淀粉糊黏度受剪切力影响降低很多，而经低度交联便能提高其稳定性。交联淀粉的抗酸、碱的稳定性也大大优于淀粉。交联淀粉使淀粉形成一个网状结构，使PAM链接枝在交联淀粉链形成既有刚性又有灵活性的空间结构，对絮凝和沉降十分有必要。对交联淀粉进行接枝共聚等，使其活性基团大大增加，从而对悬浮体系中的颗粒物具有更强的捕捉与促沉作用，同时将重金属离子的强配位基引人淀粉改性高分子絮凝剂分子中，可获得了一种具有重金属捕集功能的淀粉改性絮凝剂。所以,近年来国内外学者对于交联淀粉接枝共聚物的研究也越来越多.它既具有能与重金属离子形成稳定鳌合物的重金属捕集功能，也具有絮凝剂的沉降功能。

发明内容

本发明的研究目的在于制备一种新型的阴离子型的改性淀粉接枝丙烯酰胺共聚物。

本发明阴离子型改性淀粉接枝丙烯酰胺共聚物的制备方法，包括以下步骤：

1）将淀粉和水混合，制成含淀粉质量为15%～38%的淀粉乳液，然后混入NaCl后，调节混合体系的pH值至10，再加入环氧氯丙烷，于30℃条件下反应，即得改性淀粉；

2）将改性淀粉分散于蒸馏水中，在搅拌条件下升温至混合体系的温度为95℃，保温糊化20min后降温至35℃，无氧条件下再加入固体丙烯酰胺；

3）无氧条件下，保持体系温度为45℃，加入引发剂进行引发聚合反应；引发聚合反应结束后，将体系混合物冷却到20±5℃，取得接枝共聚物粗品；