[发明专利]一种以二氧化钛为引发剂制备壳聚糖基絮凝剂的方法

说明书

本发明公开了一种以二氧化钛为引发剂制备壳聚糖基絮凝剂的方法。该方法是以壳聚糖、马来酸酐、3‑(2‑噻吩基)丙烯酸为原料，尿素为助溶剂；先制备马来酰化壳聚糖，再将马来酰化壳聚糖和3‑(2‑噻吩基)丙烯酸溶解于纯水中，充分搅拌至其完全溶解；通氮驱氧，并加入二氧化钛引发剂后；然后在低压紫外汞灯照射下反应6~8h；待产物陈化后，对产物进行提取和纯化，即得改性壳聚糖絮凝剂。本发明制备方法工艺简单、反应平稳、易于控制、能耗低，所得改性壳聚糖絮凝剂稳定性好，易于溶解；且对含重金属的地表水、垃圾渗滤液有较好的处理效果，有良好的社会效益和经济效益。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体为一种以二氧化钛为引发剂制备壳聚糖基絮凝剂的方法。

背景技术

随着社会、经济的发展，我国对水环境的保护日益重视。水处理方法众多。相对于其它水处理方法，混凝以其简便、高效、投资小的优势，得到广泛重视和应用。随着科学技术的发展，絮凝剂的种类也日益增多。对于污水处理来说，能够恰当地选择及使用性能优良的絮凝剂是能否达到处理要求的关键。絮凝剂主要分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂。与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂具有用量小，絮凝速度快，受共存盐类、介质pH及环境温度的影响小，生成污泥量少等优点。其被广泛应用在石油、印染、化工、造纸等废水处理中。有机絮凝剂虽弥补了无机絮凝剂的不足，但通常采用的聚丙烯酰胺絮凝剂中残余的丙烯酰胺和乙烯亚胺单体对人体健康存在“致癌、致畸、致突变”的风险，容易造成二次污染。因此，制备无毒、安全、环保的絮凝剂对环境保护及人类发展至关重要。

壳聚糖作为一种安全无毒、易于生物降解的天然高分子絮凝剂取得较好的发展。壳聚糖分子链上的游离氨基能在酸性介质下质子化，使其呈现出阳离子聚电解质特性，有效提升水体中污染物的去除效率。但壳聚糖分子结构中大量的-OH和-NH₂基团发生相互作用，由此在壳聚糖分子间和分子内大量存在氢键作用，导致壳聚糖在碱性和中性的水溶液中溶解性不够，影响了壳聚糖在水污染处理领域的应用范围。因此为了改善壳聚糖的性能，需要对壳聚糖进行化学改性，得到对水体具有显著絮凝作用的改性壳聚糖絮凝剂。

中国专利申请号CN201910473988.6，公开了一种改性壳聚糖絮凝剂的制备方法及其产品和应用。本发明涉及一种改性壳聚糖絮凝剂的制备方法，包括壳聚糖的羧甲基化改性、羧甲基壳聚糖的季铵化改性、羧甲基壳聚糖季铵盐的纯化。本发明中使用的壳聚糖来源广，价格低廉，并且产物可以完全被生物降解，因此不会对环境造成二次污染。将壳聚糖羧甲基化得到羧甲基壳聚糖，使它的水溶性比壳聚糖有明显提升，其羧基对金属离子如镉、铅、汞、砷等有极强的螯合能力。将羧甲基壳聚糖季铵化，季铵盐带有正电荷，对带负电的胶体颗粒絮凝能力增强，从而加快絮凝沉降速度。该方法制备出的絮凝剂对带负电的胶体颗粒絮凝能力增强但对带正电的胶体颗粒絮凝能力还是较弱。

中国专利申请号CN201611128064.5，公开了一种聚合钛盐改性壳聚糖絮凝剂、其制备方法及应用。絮凝剂将含钛化合物与强酸水溶液混合反应，得到酸性钛盐水溶液并进行冷却，对冷却后的酸性钛盐水溶液进行稀释后，加入有机碱进行反应以调节反应体系的碱化度，随后加入锌盐、铝盐、钙盐或铁盐进行搅拌反应，搅拌反应1~60 min后向反应溶液中加入有机壳聚糖单体、烯烃类功能性有机单体和稳定剂，继续反应1~3 h，反应结束后于20℃~60℃水浴条件下陈化1~48 h，制得所述聚合钛盐壳聚糖基絮凝剂。该制备方法操作较为复杂，且需要用到强酸。

二氧化钛作为最常用的光催化剂之一，具有催化活性高、无毒无污染、成本低等优点，因而在大气处理等领域具有较大的潜能。二氧化钛还未作为引发剂运用于制备絮凝剂。因此，以二氧化钛为引发剂，研发一种新型、高效壳聚糖基絮凝剂十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种以二氧化钛为引发剂、能耗低、工艺简单、水溶性好、产品稳定性好的壳聚糖基絮凝剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：