[发明专利]一种基于β-CD的天然接枝絮凝剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于β‑CD的天然接枝絮凝剂的制备方法，是将β‑环糊精（β‑CD）加入超纯水中水浴加热至完全溶解；加入丙烯酰胺（AM）和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC），继续搅拌至完全溶解，充入纯N₂脱氧；然后加入引发剂硝酸铈铵（CAN）并对混合物进行超声处理引发聚合反应，经聚合反应生成胶状聚合物；最后用过量丙酮纯化产物，在无水乙醇中浸泡后经真空干燥至恒重得到产物。本发明的引发聚合时间短、制备的天然接枝絮凝剂分子量大、热稳定性高，对腐植酸‑高岭土废水中的浊度和腐殖酸（HA）去除率高，且不产生其他有毒副产物，经济环保。不需加热或降温控制，这样简化了生产工艺，降低了能耗，减少了生产成本。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种基于β-CD的天然接枝絮凝剂的制备方法。

背景技术

天然有机物(NOM)是由微生物和藻类产生的复杂有机物质基质，主要存在于地表水中。NOM的存在会使地表水变色并产生气味，进一步会导致水质恶化。腐殖酸(HA)正是NOM的主要成分。HA在水处理中会发生反应形成消毒副产物(DBPs)和有机金属配合物，进而有可能产生有毒物质，增加致癌风险。此外，广泛存在于水中的无机污染颗粒通常会使水产生较高的浊度，高浊度的废水如果直接排入水体有可能会造成破坏植被、堵塞河道等一系列问题，同时，在处理过程中容易堵塞并对净化设备造成磨损。

腐植酸-高岭土废水(HA-高岭土废水)中的HA含量和浊度较高。目前，HA-高岭土废水去除方法主要有高级氧化、吸附、膜滤技术和絮凝等。在这些方法中，絮凝由于其低剂量、高去除效率、低成本等原因而越来越多地用于去除HA。在实际应用中，絮凝去除HA的效率主要取决于絮凝剂的类型和性质。目前，传统絮凝剂主要包括有机絮凝剂和无机混凝剂。无机絮凝剂应用于水处理会有一定浓度的有害金属残留，同时产生大量污泥；有机高分子絮凝剂在处理污水后则会有未反应的单体残留，此类单体具有生物毒性，会对人体造成损害。因此这两类传统絮凝剂应用于水处理时均会受到一定限制。

近年来，天然有机絮凝剂由于其无毒和可生物降解的特性而成为研究人员的热点。β-CD(β-环糊精)是一种环状低聚糖，环形的外部具有亲水性，内部具有疏水性，同时可以与染料和其他有机或无机分子形成主客体包合物，以实现污染物的去除或疏水性药物的递送。有研究表明CD(环糊精)可以增加絮凝过程中聚合物絮凝剂的表面张力，提高污泥脱水性能。但由于β-CD的分子量(973～2163Da)较低，且存在低电荷密度和短保质期等缺点，严重限制了β-CD基天然有机絮凝剂在污水处理领域的应用。

因此，如何对β-CD进行修饰，进而得到具有高效絮凝剂性能的β-CD基天然接枝絮凝剂，是本领域技术人员研究的方向。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有的β-CD基天然有机絮凝剂对污水的浊度和HA去除率低的问题，提供一种基于β-CD的天然接枝絮凝剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：

一种基于β-CD的天然接枝絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将β-环糊精(β-CD)加超纯水完全溶解；

S2、在S1中得到的水溶液中加入丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)，搅拌溶解后，通入99.90％的N₂对溶液进行脱氧，再加入引发剂硝酸铈铵(CAN)得到混合溶液；

S3、保持S2中混合物的pH为3～11，使用超声波发生器对混合物进行超声引发，制得胶状聚合物；

S4、用过量的丙酮纯化将S3制得的胶状聚合物，在无水乙醇中浸泡12～24h，经60～80℃真空干燥至恒重得到产物。

进一步，所述β-环糊精(β-CD)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)的摩尔比为1：100～130：3～8。