[发明专利]一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法及其应用

说明书

本发明提供一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法及其应用，所述方法向酸溶液中加入壳聚糖，并加入酰化单体水溶液搅拌混合均匀，于5~60℃下震荡反应1~10 h，用乙醇和丙酮进行沉淀和提纯并进行干燥，得N‑酰化壳聚糖；在反应器中依次加入N‑酰化壳聚糖、去离子水、丙烯酰胺、强阳离子型功能性单体搅拌均匀，向均匀溶液中通氮除氧，加入光引发剂和助溶剂搅拌混合均匀，放入紫外光反应装置中引发进行聚合反应，并进行烘干、造粒、制粉，得水溶性壳聚糖基絮凝剂；所述絮凝剂可用于源水中藻类的去除处理。本发明絮凝剂溶解性能好，黏性系数大，合成时间短，不需降温控制，简化了生产工艺，降低了能耗，减少生产成本。

技术领域

本发明属于水溶性高分子聚合物的合成方法技术领域，具体涉及一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法及其应用。

背景技术

壳聚糖是自然界中大量存在的碱性多糖，是甲壳素的脱乙酰产物，具有生物相溶性、生物可降解性、吸附性和无毒性等良好性质，是一种应用前景极为广阔的高分子化合物。由于壳聚糖不溶于硫酸更不溶于水，抑制了其在各领域的广泛应用，而壳聚糖可溶于稀的盐酸、醋酸等溶剂，因此，可以通过壳聚糖的酰化反应，得到壳聚糖的酰化衍生物，从而得到溶解性能好的絮凝剂。如在室温条件下以乙酸作为反应介质，用马来酸酐对壳聚糖进行N-酰化改性，制备一系列水溶性的壳聚糖衍生物。

目前，水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法主要分为：等离子体诱发法、电子束辐照、紫外光引发法等方法。这些合成方法中，主要存在以下不足：1、反应时间过长，大多数通过水浴锅恒温热引发方式，如专利公开号为CN101704907A的 “一种酰化壳聚糖的制备方法”，通过酰化反应制得酰化壳聚糖聚合物，其酰化反应时间为耗时6～48个小时，引发聚合时间过长。又如专利公开号为CN101654521B的 “电子束辐照制备含马来酰化壳聚糖结构共聚物水凝胶的方法”，是通过用索氏提取器将产物在丙酮中抽提48小时，以除去反应的单体、均聚物和其他物质；最后将得到的产物置于真空干燥箱中在60℃下干燥24小时；最终得到含马来酰化壳聚糖结构的接枝共聚物水凝胶，即马来酰化壳聚糖接楷N- 异丙基丙烯酰胺共聚物水凝胶。聚合时间也比较长。2、引发过程中需要加入稳定剂，部分物质还有一定毒性，作为水处理时对人们的身体健康构成一定的威胁。如专利公开号为CN102391428B的“马来酰化壳聚糖聚合物微球的制备方法”，引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或一种以上的混合物。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种水溶性壳聚糖基絮凝剂（马来酸酐酰化壳聚糖基絮凝剂）的合成方法，使其能够解决酰化壳聚糖基絮凝剂的合成过程中反应时间长、需要使用毒性物质的问题，且具有引发速度快、无需添加稳定剂、使用安全、无毒无害、生产成本较低的特点。

为了进一步提高对铜绿微囊藻的去除率，本发明还提供了上述水溶性壳聚糖基絮凝剂用于源水中铜绿微囊藻的去除处理。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案来实现：一种水溶性壳聚糖基絮凝剂的合成方法，包括以下步骤：

1）向pH值为0.1~6的酸溶液中加入壳聚糖，待壳聚糖溶解后，再加入酰化单体并搅拌混合均匀，将混合均匀的溶液于5~60℃下震荡反应1~10 h，震荡反应结束后用乙醇和丙酮对混合溶液进行沉淀和提纯，并进行干燥，得到产物N-酰化壳聚糖；其中，所述壳聚糖与所述酸溶液的质量体积比为1~20 g: 30~100 mL ，所述酰化单体与所述壳聚糖的摩尔比为1:20~20:1；

2）向反应器中依次加入步骤1）制得的N-酰化壳聚糖、水、丙烯酰胺和强阳离子型单体，搅拌溶解，得到单体水溶液；其中，所述N-酰化壳聚糖、丙烯酰胺、强阳离子型单体和水的质量体积比为1~30 g：1~40 g ：1~40 g：10~100 mL；