[发明专利]一种用于水体净化的聚硅酸金属盐-壳聚糖微球复合絮凝剂的制备方法

说明书

本发明涉及絮凝剂技术领域，公开了一种用于水体净化的聚硅酸金属盐‑壳聚糖微球复合絮凝剂的制备方法。包括以下步骤：1）利用纳米二氧化钛改性制备聚硅酸铝镁；2）制备烷基化聚硅酸铝镁；3）将月桂基甘醇羧酸钠加入壳聚糖溶液中搅拌分散均匀，滴加到液体石蜡中，搅拌乳化，添加戊二醛交联剂得到壳聚糖‑月桂基甘醇羧酸钠复合微球；4）将烷基化聚硅酸铝镁和壳聚糖‑月桂基甘醇羧酸钠复合微球加入去离子水中，搅拌分散均匀，水浴加热进行开环反应，得到聚硅酸金属盐‑壳聚糖微球复合絮凝剂。本发明制备得到的絮凝剂相比传统聚硅酸金属盐环状架桥结构具有更好的稳定性和絮凝效果。

技术领域

本发明涉及絮凝剂技术领域，尤其是涉及一种用于水体净化的聚硅酸金属盐-壳聚糖微球复合絮凝剂的制备方法。

背景技术

水污染已经严重制约了我国的经济发展，由于快速的城市化和工业化发展释放出大量的废水，废水中通常含有非常细小的悬浮物，无机和有机颗粒，金属和其他杂质，导致自然水体水质恶化，生态环境极度下降，影响植物生存，对人类日常饮用水安全造成严重威胁，难以满足饮用水的卫生标准，这就使得原本就不丰富的水资源更加积岌岌可危，致使大部分发展中国家的饮用水污染风险越来越大，严重威胁人类的生存健康问题。其中传染性水源性疾病是全人类发病率和死亡率的主要原因，在水和人类健康之间是以严峻问题。因此积极探索出保护水资源免受污染的有效治理措施，从废水中去除这些污染物成为工业的严峻挑战。目前为了解决水体污染的问题，各种各样的水处理技术已经被广泛应用于去除水中的污染物，例如絮凝、离子交换、氧化还原、吸附、膜过滤、生物技术和电解等。在这些技术中，絮凝法在水污染处理方法具有很大的优势，被广泛地作为预处理的方法，去除废水浊度、有机物、颜色和微生物等，絮凝过程是实现固液分离的最常用的技术之一、因为它相比传统的处理方法具有低成本、效益高、操作简便等优点，在实际的絮凝过程中悬浮在废水中的胶体颗粒通过添加絮凝剂而失稳，其中不稳定胶体颗粒被聚集形成较大的絮体，通过沉淀过滤可被有效去除絮体，絮凝剂效果和工艺成本在很大程度上取决于絮凝剂选择与使用。

中国专利公开号CN105000649公开了一种聚硅酸铝镁-壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，主要以壳聚糖、聚硅酸、铝盐、镁盐为主要原料，采用复合共聚法将以上物质按照比例进行反应，得到聚硅酸铝镁-壳聚糖复合絮凝剂；又如中国专利公开号CN108658200公开了一种核壳结构的絮凝剂的制备方法，将改性壳聚糖与硅酸铝镁复合，得到改性硅酸铝镁，将改性硅酸铝镁与四氯化硅复合，得到核壳结构的絮凝剂。上述技术方案中采用以聚硅酸金属盐为载体，将壳聚糖结合在聚硅酸金属盐上，得到兼具吸附架桥和电中和作用的复合絮凝剂。聚硅酸金属盐絮凝剂在水体中的絮凝机理为聚硅酸金属盐大分子之间在水体中形成环状结构，对水体中胶粒起到吸附架桥和静电中和作用，使胶体脱稳，但是聚硅酸铝镁大分子之间形成的环状结构稳定性较差，在搅拌絮凝过程中对环状结构造成破坏，使聚硅酸铝絮凝剂失去吸附架桥作用，絮凝剂效果降低。

发明内容

本发明是为了克服现有技术聚硅酸金属盐大分子絮凝剂之间在水体中形成的环状架桥结构稳定性差的问题，提供一种用于水体净化的聚硅酸金属盐-壳聚糖微球复合絮凝剂的制备方法。本发明制备得到的絮凝剂是以壳聚糖-月桂基甘醇羧酸钠复合微球为载体，将聚硅酸金属盐结合在壳聚糖微球表面，从而使聚硅酸金属盐大分子之间形成三维球状架桥结构，相比传统聚硅酸金属盐环状架桥结构具有更好的稳定性和絮凝效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：用于水体净化的聚硅酸金属盐-壳聚糖微球复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将硅酸钠加入去离子水搅拌溶解配制成硅酸钠溶液，调节溶液pH至2-3，然后加入纳米二氧化钛，超声振荡分散，得到悬浮液，将悬浮液水浴加热至50-60℃，搅拌1-2h，熟化放置20-24h，得到聚硅酸溶液，向聚硅酸溶液中滴加硫酸铝溶液和硫酸镁溶液，水浴加热至65-70℃，熟化放置10-15h，得到聚硅酸铝镁；