[发明专利]一种季膦盐改性淀粉絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种季膦盐改性淀粉絮凝剂及其制备方法和应用，该季膦盐改性淀粉絮凝剂的结构式如下：；其中，R为H或平均聚合度n为600‑1300。本发明的季膦盐改性淀粉絮凝剂具有季膦官能团，不仅可以很好的通过对细菌细胞壁的破坏，起到杀菌作用，而且还避免了带有季胺官能团的常用杀菌絮凝剂在氯胺化消毒阶段所产生消毒副产物的风险，而且通过接枝改性的方法，提高了官能团的数目和分子量，增强了絮凝性能。本发明的季膦盐改性淀粉絮凝剂在配制配方、絮凝剂的结构特征和絮凝性能等方面对絮凝剂进行了定量测定，以指导絮凝剂的精确结构控制，以达到更好的絮凝杀菌性能。

技术领域

本发明属于环境污染治理，具体涉及一种季膦盐改性淀粉絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

絮凝是许多水处理厂目前采用的常规处理工艺中的重要处理单元。然而，当面对被过量的富营养化物质和大量细菌污染的原水时，絮凝法处理效率显著降低。主要体现在三个方面：其一，大分子的有机富营养化物质和细菌代谢产物可能消耗大量的絮凝剂；其二，絮体在沉降池中沉降的期间内，其中的细菌可能继续生长，水体微生物污染加剧；其三，水中的细菌浓度高，需要大量的消毒剂，会产生高水平消毒副产物的风险。随着人们健康意识的逐步提高，对饮用水水质的要求越来越高，饮用水中消毒副产品的污染问题也越来越受到人们的重视。

现有技术中公开了一种乙酰化淀粉季膦盐及其制备方法和应用(CN201610293413.2)，研究表明合成的乙酰化淀粉季膦盐水溶性好，具有极好的抑真菌活性，增强了淀粉的生物活性，扩大了淀粉的应用范围，可以广泛应用于日化及医药领域。然而，该发明所采用两步合成的方法，大大增加了材料的合成成本和时间，且反应中所用到的氯乙酰氯为强腐性蚀药剂，对人体的皮肤和呼吸道有强烈的刺激作用，不符合有机合成中绿色合成的理念，在合成环境治理药剂的同时，却对环境本身产生了污染；此外，该发明得到的季膦盐的分子结构中，是通过乙酰基团将季膦盐基团连接在淀粉上，并未将季膦盐直接通过化学反应键合在淀粉重复单元上；且在应用上，此专利只起到了抑菌抗菌的作用，并未应用于水处理实践。

发明内容

发明目的：针对现有技术针传统絮凝剂不能很好地去除水体中的细菌污染物，且用量大，应用范围受到限制等问题，本发明提供了一种季膦盐改性的淀粉絮凝剂。本发明的絮凝剂具有季膦官能团，不仅可以很好的通过对细菌细胞壁的破坏，起到杀菌作用，而且还避免了带有季胺官能团的常用杀菌絮凝剂在氯胺化消毒阶段所产生消毒副产物的风险，而且通过接枝改性的方法，提高了官能团的数目和分子量，增强了絮凝性能。本发明使用季膦盐改性的淀粉絮凝剂，大大提高了材料的架桥和电中和絮凝性能，并降低了消毒副产物产生的风险。

本发明还提供一种季膦盐改性淀粉絮凝剂的制备方法和应用，本发明的季膦盐改性淀粉絮凝剂在配制配方、絮凝剂的结构特征和絮凝性能等方面对絮凝剂进行了定量测定，以指导絮凝剂的精确结构控制，以达到更好的絮凝杀菌性能。最后，通过实验验证了分子结构控制在适当絮凝剂制备中的有效性。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种季膦盐改性淀粉絮凝剂，其特征在于，所述季膦盐改性淀粉絮凝剂的结构式如下：

其中，R为H或平均聚合度n取值范围是600-1300。

其中，所述季膦盐为(3-溴丙基)三苯基溴化膦，即反应前所使用的季膦盐为(3-溴丙基)三苯基溴化膦，季膦盐基团的取代度为6.33-126.05％。

本发明所述的季膦盐改性淀粉絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将淀粉溶于NaOH水溶液中碱化糊化；

(2)将季膦盐(3-溴丙基)三苯基溴化膦粉末加入碱化糊化好的淀粉溶液中反应；

(3)将步骤(2)的反应溶液pH调至中性，然后以乙醇或丙酮作为沉淀剂，将骤(2)中的反应溶液加入到沉淀剂中，得到沉淀并洗涤，剪碎，过滤，50℃真空干燥12小时得到产物。