[发明专利]一种改性淀粉－聚硅酸复合絮凝剂的制备方法及其应用

说明书

本发明属于水处理领域，具体涉及一种改性淀粉－聚硅酸复合絮凝剂的制备方法及其应用，该方法采用阳离子醚化剂对天然淀粉进行改性得阳离子改性淀粉，然后将阳离子改性淀粉与聚硅酸经紫外引发聚合得到改性淀粉－聚硅酸复合絮凝剂，该制备方法以无毒无害，可生物降解的淀粉为原料，通过改性淀粉并聚合聚硅酸制备的絮凝剂带正电，不仅可以发挥电中和作用，且比表面积大，分子量大，稳定性高，可同时发挥吸附架桥作用。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种改性淀粉－聚硅酸复合絮凝剂的制备方法及其应用。

背景技术

水是生命之源，而水污染是环境污染的最重要的方面，也是直接或间接地导致水资源短缺，甚至人和其他生物的死亡的重要原因。水环境污染与全球污水产生量日益增加和废水未经处理排放息息相关。目前众多水处理技术如吸附、絮凝、沉淀、氧化、离子交换、反渗透和膜技术等，在这些方法中，絮凝法操作简单，效果好，成本低，在污水、造纸废水、含油废水、印染废水等水处理方面均取得较好的效果，是目前应用最为广泛的一种方法。常用絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂三大类，传统无机絮凝剂主要包括铝盐、铁盐等大分子或小分子类絮凝剂，具有投加量大，水体中有金属离子残留等缺点；有机絮凝剂以合成高分子絮凝剂聚丙烯酰胺及其衍生物为代表，其缺点为价格较高，水处理后残留具有生物毒性、且很难生物降解的小分子；生物絮凝剂生产周期长。因此，解决当前絮凝剂存在的这些问题，研究开发多功能絮凝剂新产品对水处理具有十分重要的意义。

淀粉是自然界分布广泛、价格低廉的天然高分子，不溶于冷水，热水中可溶胀为胶装物质。淀粉链段上带有大量羟基，具有较强的反应活性，可通过醚化、氧化、酯化及接枝共聚等化学改性手段，得到具有很强絮凝性能的改性生物大分子絮凝剂，可生物降解，无毒无害，是制备絮凝剂的优良原材料。目前研究最多的醚化改性阳离子淀粉，其阳离子取代度和分子量是限制其絮凝性能的关键因素，接枝类改性淀粉以丙烯酰胺、聚丙烯酰胺为主，与丙烯酰胺类衍生物存在同样的弊端。

聚硅酸由水玻璃活化而成，是四面体状的高分子聚合物，可以发展成为线状、分支链状或颗粒等形状。是一种阴离子型无机高分子絮凝剂，在实际中常与铝盐、铁盐及无机高分子絮凝剂聚铝、聚铁盐配合使用，或者作为助凝剂，但其在储存时易析出硅胶而失去絮凝性能，因而不能长期存放，从而限制了它的应用。

发明内容

本发明提供一种改性淀粉－聚硅酸复合絮凝剂的制备方法，该制备方法以无毒无害，可生物降解的淀粉为原料，通过阳离子改性、与聚硅酸共聚制备絮凝剂，该絮凝剂带正电，不仅可以发挥电中和作用，且比表面积大，分子量大，稳定性高，可同时发挥吸附架桥作用。

改性淀粉－聚硅酸复合絮凝剂的制备方法，采用阳离子醚化剂对天然淀粉进行改性得阳离子改性淀粉，然后将阳离子改性淀粉与聚硅酸在紫外引发下聚合得到改性淀粉－聚硅酸复合絮凝剂。

优选的，所述天然淀粉和阳离子醚化剂的质量比为4:3～4:7.5。

研究发现，加入质量过少的阳离子醚化剂时，制备的阳离子改性淀粉取代度不高，改性效果差；加入的物质过多时，改性淀粉的水溶性很差，难以与聚硅酸混合均匀，充分聚合，其次也不经济。

更为优选的，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，天然淀粉和阳离子醚化剂的质量比为4:3时，制备的改性淀粉-聚硅酸复合絮凝剂的取代度适宜。

优选的，上述天然淀粉是马铃薯淀粉、木薯淀粉或玉米淀粉，更为优选的，上述天然淀粉是玉米淀粉，玉米淀粉凝沉性较高，水分含量较低(11.39％)。

优选的，所述天然淀粉和聚硅酸的质量比为4:1～4:4。

优选的，所述紫外引发中紫外光强度为7.67～30.70mW/cm²。