綠色改性澱粉多功能汙水處理劑及其製備方法
2023-06-04 15:48:16
專利名稱：綠色改性澱粉多功能汙水處理劑及其製備方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理領域，具體涉及ー種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑及其製備方法。
背景技術：
澱粉資源豐富，自然界中澱粉的含量遠遠超過其他有機物，是人類可以採用的最豐富的有機資源，也是開發最早、最多的ー類天然高分子汙水處理劑。開發出更多高效、無毒、價廉的天然高分子改性汙水處理劑，並加強高分子的結構與應用性能關係的研究，如離子度、相對分子質量等對應用性能的影響規律，穩定產品質量，促進產品的エ業化並能滿足 複雜水質情況下多種水質要求的需要，而陽離子改性澱粉是ー種重要的醚化澱粉，因其分子鏈上帶有正電基團，故在造紙、紡織、汙水絮凝等領域可得到廣泛的應用。改性澱粉具有良好的絮凝性能且無毒，可以安全被生物分解，因而被廣泛關注。近年來，已經製得了很多種新型的陽離子汙水處理劑，這種汙水處理劑應用於汙水處理廠ニ級汙水處理，可縮短泥水分離的絮凝過程，為城市汙水有效處理提供了保障。本發明以木薯澱粉等為骨架，通過環氧氯丙烷與氮三こ酸反應將多羧基引入到澱粉中既可作為汙水絮凝劑有可應用於含重金屬離子廢水的處理，取得了較好的效果。據統計，自然界中含澱粉的天然碳水化合物年產量5000億噸，是人類可以取用的最豐富的有機資源。隨著我國エ業用水需求量的增長，國家對環保事業的更多投入，廢水處理將會大大增加，因此，作為ー類新興的高效的水處理劑，陽離子改性汙水處理劑有著廣闊的應用前景和市場潛力。
發明內容
本發明的目的在於提供一種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑及其製備方法，本發明的綠色改性澱粉兩性離子多功能汙水處理劑有選擇性大、無毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循環等顯著特點。生產醚化(陽離子)澱粉絮凝劑的方法是幹法，並且在溫和的條件下發生反應，所有原材料廉價易得，反應過程不需要抑制劑，反應後不用清洗，無環境汙染，並簡化了エ藝，可實現エ業轉化。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑，原料組分及各組分的質量份數為澱粉70-90份，醚化劑5-10份，溶劑5-10份，鹼催化劑2-6份。所述的澱粉為木薯澱粉；醚化劑為2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；溶劑為こ醇；鹼催化劑為氫氧化鈉。所述的2，3_環氧丙基三羧甲基氯化銨由環氧氯丙烷與氮三こ酸反應製備而成。—種如上所述的綠色改性澱粉多功能汙水處理劑的製備方法的具體步驟如下
(I)在150ml的反應瓶中加入環氧氯丙烷27. 4ml，用冰水鹽浴冷卻至0°C攪拌I. 5h，在
3h內分三次加入0. 15mol的氮三こ酸繼續攪拌0. 5h，升溫至60°C，攪拌3h ;產物經過濾，丙酮洗滌、60°C鼓風箱乾燥6h，製得2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；(2)在200ml的燒杯中加入木薯澱粉和經研缽研磨成末的NaOH，60°C加熱，然後加入2，3_環氧丙基三羧甲基氯化銨並強カ充分攪拌，並持續加熱IOmin ；
(3)將步驟(2)所得樣品用こ酸和こ醇的混合溶液浸泡，所述的こ酸和こ醇的混合溶液中こ酸與こ醇的體積比為1:20，然後過濾、去離子水洗滌2-3次後乾燥，製得白色粉末狀綠色改性澱粉多功能汙水處理劑。本發明的有益效果
(1)本發明的綠色改性澱粉兩性離子多功能汙水處理劑有選擇性大、無毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循環等顯著特點。
(2)當前，生產醚化(陽離子)澱粉絮凝劑的方法有3種溼法、溶劑法和幹法。溼法是在水溶液中進行，為防止澱粉糊化，需加人工抑制劑。該法缺點是需用大量的水洗去抑制劑，對環境有汙染。溶劑法需使用大量昂貴的有機溶剤，並且很不安全，反應效率也不高，很難實現エ業化生產。本發明使用的方法是幹法，並且在溫和的條件下發生反應，所有原材料廉價易得，反應過程不需要抑制劑，反應後不用清洗，無環境汙染，並簡化了エ藝，可實現エ業轉化。
具體實施例方式實施例I
一種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑，原料組分及各組分的質量份數為澱粉77份，醚化劑10份，溶劑10份，鹼催化劑3份。所述的澱粉為木薯澱粉；醚化劑為2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；溶劑為こ醇；鹼催化劑為氫氧化鈉。所述的2，3_環氧丙基三羧甲基氯化銨由環氧氯丙烷與氮三こ酸反應製備而成。(I)按照上述配方比例在反應瓶中加入環氧氯丙烷，用冰水鹽浴冷卻至0°C攪拌I. 5h，在3h內分三次加入氮三こ酸繼續攪拌0. 5h，升溫至60°C，攪拌3h ;產物經過濾，丙酮洗滌、60°C鼓風箱乾燥6h，製得2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；
(2)在燒杯中加入木薯澱粉和經研缽研磨成末的Na0H，60°C加熱，然後加入2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨並強カ充分攪拌，並持續加熱IOmin ；
(3)將步驟(2)所得樣品用こ酸和こ醇的混合溶液浸泡，所述的こ酸和こ醇的混合溶液中こ酸與こ醇的體積比為1:20，然後過濾、去離子水洗滌2次後乾燥，製得白色粉末狀綠色改性澱粉多功能汙水處理劑。實施例2
一種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑，原料組分及各組分的質量份數為澱粉80份，醚化劑8份，溶劑8份，鹼催化劑4份。所述的澱粉為木薯澱粉；醚化劑為2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；溶劑為こ醇；鹼催化劑為氫氧化鈉。所述的2，3_環氧丙基三羧甲基氯化銨由環氧氯丙烷與氮三こ酸反應製備而成。(I)按照上述配方比例在反應瓶中加入環氧氯丙烷，用冰水鹽浴冷卻至0°C攪拌I. 5h，在3h內分三次加入氮三こ酸繼續攪拌0. 5h，升溫至60°C，攪拌3h ;產物經過濾，丙酮洗滌、60°C鼓風箱乾燥6h，製得2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；(2)在燒杯中加入木薯澱粉和經研缽研磨成末的NaOH，60°C加熱，然後加入2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨並強カ充分攪拌，並持續加熱IOmin ；
(3)將步驟(2)所得樣品用こ酸和こ醇的混合溶液浸泡，所述的こ酸和こ醇的混合溶液中こ酸與こ醇的體積比為1:20，然後過濾、去離子水洗滌2-3次後乾燥，製得白色粉末狀綠色改性澱粉多功能汙水處理劑。實施例3
一種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑，原料組分及各組分的質量份數為澱粉85份，醚化劑5份，溶劑5份，鹼催化劑5份。所述的澱粉為木薯澱粉；醚化劑為2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；溶劑為こ醇；鹼催化劑為氫氧化鈉。所述的2，3_環氧丙基三羧甲基氯化銨由環氧氯丙烷與氮三こ酸反 應製備而成。(I)按照上述配方比例在反應瓶中加入環氧氯丙烷，用冰水鹽浴冷卻至0°C攪拌
I.5h，在3h內分三次加入氮三こ酸繼續攪拌0. 5h，升溫至60°C，攪拌3h ;產物經過濾，丙酮洗滌、60°C鼓風箱乾燥6h，製得2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；
(2)在燒杯中加入木薯澱粉和經研缽研磨成末的NaOH，60°C加熱，然後加入2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨並強カ充分攪拌，並持續加熱IOmin ；
(3)將步驟(2)所得樣品用こ酸和こ醇的混合溶液浸泡，所述的こ酸和こ醇的混合溶液中こ酸與こ醇的體積比為1:20，然後過濾、去離子水洗滌2-3次後乾燥，製得白色粉末狀綠色改性澱粉多功能汙水處理劑。綠色改性澱粉多功能汙水處理劑製備效果
(I)在上述條件下，可製得取代度為0. 26的陽離子澱粉。應用本エ藝製備陽離子澱粉，反應條件溫和，設備簡單，所得產品顏色較白，絮凝效果較好。(2)陽離子澱粉絮凝性能的最佳應用條件為在50°C、pH=8每IOOml沙溪河水加入0. 4g陽離子澱粉處理效果最好，且不易產生絮凝惡化現象，具有較好的操作穩定性。(3)陽離子化試劑和澱粉的幹法製備中，由於少量溶劑分子的介入，最大限度地抑制了副反應，另外，少量溶劑分子的介入使反應體系的微環境不同於液相反應，造成了反應部位的局部高濃度，大大縮短了反應時間。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑，其特徵在於原料組分及各組分的質量份數為澱粉70-90份，醚化劑5-10份，溶劑5-10份，鹼催化劑2-6份。
2.根據權利要求I所述的綠色改性澱粉多功能汙水處理劑，其特徵在於所述的澱粉為木薯澱粉；醚化劑為2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨；溶劑為こ醇；鹼催化劑為氫氧化鈉。
3.根據權利要求2所述的綠色改性澱粉多功能汙水處理劑，其特徵在於所述的2，3_環氧丙基三羧甲基氯化銨由環氧氯丙烷與氮三こ酸反應製備而成。
4.一種如權利要求I所述的綠色改性澱粉多功能汙水處理劑的製備方法，其特徵在於所述的製備方法的具體步驟如下 (1)在150ml的反應瓶中加入環氧氯丙烷27.4ml，用冰水鹽浴冷卻至0°C攪拌I. 5h，在3h內分三次加入0. 15mol的氮三こ酸繼續攪拌0. 5h，升溫至60°C，攪拌3h ;產物經過濾，丙酮洗滌、60°C鼓風箱乾燥6h，製得2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨； (2)在200ml的燒杯中加入木薯澱粉和經研缽研磨成末的NaOH，60°C加熱，然後加入2，3_環氧丙基三羧甲基氯化銨並強カ充分攪拌，並持續加熱IOmin ； (3)將步驟(2)所得樣品用こ酸和こ醇的混合溶液浸泡，所述的こ酸和こ醇的混合溶液中こ酸與こ醇的體積比為1:20，然後過濾、去離子水洗滌2-3次後乾燥，製得白色粉末狀綠色改性澱粉多功能汙水處理劑。
全文摘要
本發明公開了一種綠色改性澱粉多功能汙水處理劑及其製備方法，原料組分及各組分的質量份數為木薯澱粉70-90份，醚化劑2，3-環氧丙基三羧甲基氯化銨5-10份，溶劑5-10份，鹼催化劑氫氧化鈉2-6份，由澱粉與醚化劑在溶劑和鹼催化劑的存在下發生醚化而合成綠色改性澱粉多功能汙水處理劑。本發明的綠色改性澱粉兩性離子多功能汙水處理劑有選擇性大、無毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循環等顯著特點。生產醚化(陽離子)澱粉絮凝劑的方法是幹法，並且在溫和的條件下發生反應，所有原材料廉價易得，反應過程不需要抑制劑，反應後不用清洗，無環境汙染，並簡化了工藝，可實現工業轉化。
文檔編號C02F1/56GK102642905SQ201210132269
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者劉經泉, 崔國星, 張麗華, 林明穗, 林海南, 牛玉, 王仁章 申請人:三明學院