[发明专利]一种非脱水态污泥高掺量合成吸水保水材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种非脱水态污泥高掺量合成吸水保水材料及制备方法，先用氢氧化钠中和丙烯酸单体；再向步骤一所得的混合溶液中加入淀粉添加剂，使淀粉溶解；再向混合溶液中加入过硫酸钾溶液进行反应；再向步骤三的混合溶液中加入非脱水态污泥的水分散液进行反应；再向步骤五的混合溶液中加入N，N′‑亚甲基双丙烯酰胺的水溶液进行聚合反应；再将液体倒出，剩余的物质进行烘干即得非脱水态污泥高掺量合成吸水保水材料。本发明采用新的材料配比和合成路线，在污泥不需要脱水状态下制备具有高吸水倍率的吸水保水材料，极大的降低了吸水保水材料的制备成本，为污泥的高附加值应用及变废为宝提供了一种全新的制备方法，该材料的有效制备及推广，能有效节能减排。

【技术领域】

本发明涉及一种新型吸水保水材料的制备工艺，特别是一种非脱水态污泥高掺量合成吸水保水材料及制备方法。

【背景技术】

对工业和城市污水处理过程中，产生大量的污泥，其成分及含量为：有机腐殖质(初沉池污泥含33％，消化污泥含35％，活性污泥含41％，腐殖污泥含47％)是良好的土壤改良剂；蛋白质、脂肪、维生素是有价值的动物饲料成分。所以，污泥具有潜在的利用价值，引起了国内外政府、企业及研究人员的持久关注、研究和推广使用。目前，污泥处置的主要方式有填埋、投海、焚烧和土地利用。这些方法都能容纳大量的污泥，是污泥处置的有效途径，但其中也存在诸多问题。为了充分利用污泥资源，减轻环境公害，世界上许多国家都在大力发展污泥处理处置和资源化利用的各种技术，取得了良好的经济效益和社会效益。

有研究者为将污泥应用到吸水保水材料领域进行了大量的研究推广工作。吸水保水材料属于一种高吸水性树脂材料，是一种含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能性高分子材料。该材料不溶于水，也不溶于有机溶剂，能吸收数百倍乃至数千倍于自身重量的水，而且保水性能强，即使加压水也不会被挤出，由于高吸水性树脂良好的吸水保水能力，其被广泛应用于医疗、卫生、建筑材料、环境保护、农业、林业及食品等多个行业领域。高吸水性树脂种类繁多，一般按高吸水性树脂的原料来源可以分为淀粉类高吸水性树脂、纤维素类高吸水树脂和合成类高吸水树脂等；其中，又以聚丙烯酸盐类高吸水树脂是目前生产最多的一类合成类高吸水树脂，由丙烯酸或其盐类与具有二官能度的单体共聚而成。一般具有吸水倍率高、制备工艺简单、吸水和保水能力强、吸水速度较快、耐水解、吸水后凝胶强度大以及抗菌性好但可降解性差等特点。高吸水保水材料的制备方法主要有本体聚合法、溶液聚合法、反相悬浮聚合法和反相乳液聚合法等方法。

但是，利用污泥的前提条件是污泥必须经过脱水和干燥处理，由于污泥含水量达60％—80％，且本生呈凝胶状结构，所以，污泥脱水干燥的难度和工业成本偏高，造成了大量的能耗，这是阻碍污泥进一步应用于更高端领域和高端材料制品的主要因素之一；在日本、欧洲和美国有研究者将脱水干燥后的污泥采用富掺法制备了污泥填充类高吸水保水树脂材料，但是一直无法进行该技术的推广使用，原因也是如此。鉴于我国水资源十分匮乏、国土沙漠化日趋严重、化肥的利用率较低和大量化肥流失而污染水源的基本国情，开发一种高效的、低成本的和环保的吸水保水材料，必将节水抗旱、治理沙漠、植树造林、减少化肥流失提高化肥利用率等方面将发挥重要作用。

【发明内容】

鉴于上述利用污泥合成吸水保水材料中存在的技术难题，本发明的目的在于提供一种非脱水态污泥高掺量合成吸水保水材料及制备方法，本发明采用一种新型的材料配比和合成工艺路线，在污泥不需要脱水状态即非脱水态的条件下制备具有高吸水倍率的吸水保水材料，极大的降低了吸水保水材料的制备成本，也为污泥的高附加值应用及变废为宝提供了一种全新的制备方法，该材料的有效制备及推广，能有效节能减排。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种非脱水态污泥高掺量合成吸水保水材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，用氢氧化钠中和丙烯酸单体，得到澄清的混合溶液；

步骤二，再向步骤一所得的混合溶液中加入淀粉添加剂，使淀粉溶解；