[发明专利]一种基于可见光聚合g-C3

说明书

本发明公开了一种基于可见光聚合以g‑C₃N_4‑过硫酸盐双引发絮凝剂的制备方法，其以玉米淀粉、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）为原料，丙烯酰胺（AM）为交联剂，尿素为助溶剂，过硫酸钾、g‑C₃N₄为引发剂。将玉米淀粉、DM、AM依次加入反应瓶中，并加入适量的水，在快速搅拌条件下加入尿素，三者充分混匀并完全溶解；将过硫酸钾溶液和g‑C₃N₄引发剂依次加入反应体系；通氮驱氧后并搅拌混匀，最后将反应瓶置于可见光下反应；反应完毕并陈化后，对产物进行提取和纯化，即得淀粉基絮凝剂。本发明的制备方法操作简便、易于控制、生产效率高、生产成本较低、反应稳定；所得淀粉基絮凝剂水溶性好，絮凝性能稳定，可处理多种类型污染物，其在实际应用中具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，具体为一种基于可见光聚合以g-C₃N_4-过硫酸盐双引发絮凝剂的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，过去几十年全球水污染问题越来越严重。因此水处理是水环境越来越日益重要的问题。常用水处理技术主要有过滤、絮凝、活性炭吸附、离子交换树脂、膜分离、高级氧化、电化学法、磁化处理、生物固定化等方法。其中絮凝法是水处理工艺的核心部分，因其具有高效、适用性好、造价低、使用便捷等优势而被广泛采用。水处理厂常用的得混凝剂/絮凝剂可分为无机混凝剂与有机絮凝剂两大类。但混凝剂残留的金属离子与有机絮凝剂释放的有毒单体可能造成水体的二次污染和新的环境问题。因此制备天然高分子絮凝剂变得至关重要。淀粉是世界上含量最丰富的天然有机多糖之一其主链含有丰富的羟基官能团，易于修饰。通过化学方法对淀粉进行改性、酯化、氧化和接枝，来解决淀粉分子量低、水溶性差、不带电荷的缺点，提高其絮凝效率。絮凝剂的传统的引发方式光引发具有反应时间相对较短不需外加热源、操作简便，聚合产物性能优良等优点，因此光引发已经得到了越来越多学者广泛的关注。光引发是单体在紫外光照射下引发反应，然而当紫外光超过一定量时会对人体产生危害，且紫外光作为光源能量高，可能发生副反应，以及紫外光的发生设备及维护成本高。因此探究其他引发体系来提高絮凝剂的各方面效率变得至关重要。

可见光是一种独特的自然资源，其占比太阳辐射总量约50%，储量丰富可再生，是一种理想的清洁能源。此外,相比于热反应,光反应可以在室温甚至更低温下进行,降低副反应概率,使其在生物化学合成领域表现出不俗的潜力,为拓展其进一步发展和应用提供了更多的可能。可见光聚合技术具有速度快、损伤小、可操作性强的优点，可见光聚合用于絮凝剂制备却还处于起步阶段。因此，研究和开发基于可见光聚合以g-C₃N_4-过硫酸盐双引发制备的絮凝剂，对丰富和发展可见光聚合技术具有重要的意义。

中国专利申请号CN201810553370.6，公布了一种基于可见光聚合的印染废水脱色絮凝剂及其制备方法。本絮凝剂是三元或四元共聚,溶解性好、絮凝能力强,具有高效地去除印染污水中染料的能力、很高的耐盐能力；该絮凝剂可适当多加,不会出现再次絮凝物分散。本发明方法采用可见光聚合,过程不会臭氧产生污染,可见光选用与敏化染料波长相匹配LED照射,节省生产过程能耗；反应流程比现有聚合釜工艺聚合时间短,效率高。该方法制备出的絮凝剂对污染物去除种类较单一，印染污水脱色絮凝能力强但对其他污染物絮凝能力还待考证。

中国专利申请号CN201911417939.7，本发明公开了一种絮凝剂及其制备方法与应用,所述絮凝剂包括淀粉结构单元、两性离子单体结构单元、聚醚结构单元和交联剂结构单元,所述制备方法将两性离子接枝共聚改性淀粉、聚醚和水混合,混合均匀后滴加交联剂进行交联反应；得到的交联物和无机盐溶液进行缔合反应,得到絮凝剂。本发明制备得到的改性淀粉絮凝剂具有絮凝效果快,生物毒性低,成本低廉等优点,在较低使用量即可实现COD、浊度、悬浮物的去除率达到90%以上。但其制备过程使用的聚醚热氧化稳定性并不优越，氧化的作用下聚醚容易断链，生成低分子的羰基和羰基化合物，在高温下迅速挥发掉。