一种壳聚糖复合絮凝剂的制备方法及由该方法制备的壳聚糖复合絮凝剂

一种壳聚糖复合絮凝剂的制备方法及由该方法制备的壳聚糖复合絮凝剂

技术领域

本发明涉及一种絮凝剂，具体涉及一种壳聚糖复合絮凝剂的制备方法及由该方法制备的壳聚糖复合絮凝剂。

背景技术

水是地球上分布最广而又最宝贵的自然资源。它维系着一切生物的生命活动，也是人类社会可持续发展不可或缺的重要因素。地球表面的四分之三被水覆盖，人类却只能利用其中不到1％的淡水。近年来，随着社会经济的迅猛发展和人口的快速增加，使得人民生活、工农业生产和城市生态对水资源的需求日益增多，加之生活污水和工业废水的大幅度排放，导致水资源危机现象频频出现，水环境生态系统功能日趋恶化，对人类社会的前进和发展构成了严重的威胁。我国是一个严重干旱、缺水的国家,淡水资源总量为2.8万亿立方米,占全球淡水资源的6％,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,位居世界第四位,但人均仅占有2200立方米,仅为世界人均淡水占有量的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水、径流和散布在偏远地区的地下水资源后,中国现实可利用的淡水资源量则更少,并且其分布极不均衡。同时,随着科学技术的发展,产生了大量工业废水,生活污水,农业回流水,其中大部分未经处理直接排放。据环境部门监测,全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理便直接排放。全国七大水系中一半以上的河段水质受到污染,全国1/3的水体不适于鱼类生存,1/4的水体不适于灌溉,90％的城市水域污染严重,50％的城镇水源不符合饮用水标准,40％的水源己不能饮用,南方城市总缺水量的60％~70％是由于水污染造成的。用水形势日趋严峻,水污染事件频繁发生,己经严重影响了我国人民的生产生活,严重阻碍了经济的发展和科技的进步,因此,治理水污染,解决生活、生产用水问题已经迫在眉睫。

中国专利CN101327975公开了一种制备微生物絮凝剂的方法，该方法采用戴尔福特食酸菌作为制备微生物絮凝剂的菌种来源通过液体培养基的制备、菌种的发酵培养、絮凝剂粗制品的制备和絮凝剂精制品的制备步骤制备成微生物絮凝剂。该发明为国内首次发现戴尔福特食酸菌可产生絮凝性能稳定、絮凝效果较好的微生物絮凝剂，筛选出的絮凝剂具有絮凝活性高、用量少、发酵时间短、提取工艺简单等优良特性，可大大降低生产成本；该菌生产絮凝剂的方法简单，易行；对实际废水处理实验表明，该絮凝剂应用后，絮凝效果比较理想。

中国专利CN101693561A公开了一种复合型絮凝剂的制备方法，制备步骤为：制备生物絮凝剂溶液；将生物絮凝剂溶液与无机絮凝剂溶液复配：将PAC、PFS或两者的混合物溶于去离子水中得到无机絮凝剂，将生物絮凝剂和无机絮凝剂按体积比3∶10～15的比例混合；即得到复合型絮凝剂。该发明提供制备复合型絮凝剂的方法，用该方法生产的复合型絮凝剂既可以获得高絮凝率和少的总投加量，又可以减少水体中残留金属离子的量，克服无机絮凝剂在水处理使用中的不足之处。

传统的无机絮凝剂和有机絮凝剂在制备过程中使用大量有毒有害的化学药剂，制备过程对环境不友好。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种壳聚糖复合絮凝剂的制备方法及由该方法制备的壳聚糖复合絮凝剂，采用本发明的方法制备的壳聚糖复合絮凝剂属于可降解型的絮凝剂，制备过程中反应物及发生絮凝后的产物对环境污染小，属于环境友好型污水絮凝剂。

本发明所采用的技术方案为：

本发明提供一种壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，该方法包括：向质量浓度为1-10％的乙酸或盐酸的酸溶液中加入壳聚糖、果胶和树胶，进行第一超声5-30min，配置成壳聚糖质量浓度为5-50g/L的第一溶液；其中，所述聚合糖、果胶和树胶的质量比为1：(0.1-1)：(0.1-1)；按照铁盐和固体碱的质量比为(0.5-3)：1向质量浓度为2-6g/L的氯化铁或硝酸铁的铁盐溶液中加入质量浓度为5-20g/L的氢氧化钠或氢氧化钾的固体碱的溶液，进行第二超声5-30min得第二溶液；按照第一溶液和第二溶液的体积比为(0.25-2)：1，在搅拌下将第二溶液加入第一溶液，搅拌5-30min后静置30min-3h得所述壳聚糖复合絮凝剂。

优选地，所述酸溶液还包括硝酸溶液或乙二酸溶液。

优选地，向质量浓度为2-5％的乙酸或盐酸的酸溶液中加入壳聚糖、果胶和树胶，进行第一超声10-20min，配置成壳聚糖质量浓度为5-20g/L的第一溶液。

优选地，所述果胶为低脂果胶、高脂果胶、苹果果胶、柚皮果胶、蓝莓果胶或菠萝果，所述树胶为阿拉伯胶或桃胶。

优选地，所述铁盐溶液还包括硫酸铁溶液。

优选地，所述碱溶液还包括氨水溶液。

优选地，按照铁盐和固体碱的质量比为(1-1.5)：1，在快速搅拌下，向质量浓度为3-5g/L的氯化铁或硝酸铁的铁盐溶液中加入质量浓度为10-15g/L的氢氧化钠或氢氧化钾的固体碱溶液，进行第二超声10-20min得第二溶液。

优选地，按照第一溶液和第二溶液的体积比为(0.5-1)：1，在搅拌下将第二溶液加入第一溶液，搅拌10-20min后静置1-2h得所述壳聚糖复合絮凝剂。

优选地，所述第一超声的频率为20-50KHz；所述第二超声的频率为30-100KHz。

根据本发明的的制备方法所制备的壳聚糖复合絮凝剂。

本发明的有益效果为：

其一，与传统的无机絮凝剂和有机絮凝剂的制备方法相比，本发明的壳聚糖复合絮凝剂在制备过程中较少使用有毒有害的原料物质，对环境的污染小。

其二，本发明所制制备的壳聚糖复合絮凝剂对生活污水等有很好的絮凝功能，经过本发明的壳聚糖复合絮凝剂絮凝后的生活污水能够获得很高的COD去除率和度去除率。

其三，本发明的制备方法简单，所使用原料廉价易得，适合工业化大批量生产。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供一种壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，该方法包括：向质量浓度为1-10％的乙酸或盐酸的酸溶液中加入壳聚糖、果胶和树胶，进行第一超声5-30min，配置成壳聚糖质量浓度为5-50g/L的第一溶液；其中，所述聚合糖、果胶和树胶的质量比为1：(0.1-1)：(0.1-1)；按照铁盐和固体碱的质量比为(0.5-3)：1向质量浓度为2-6g/L的氯化铁或硝酸铁的铁盐溶液中加入质量浓度为5-20g/L的氢氧化钠或氢氧化钾的固体碱的溶液，进行第二超声5-30min得第二溶液；按照第一溶液和第二溶液的体积比为(0.25-2)：1，在搅拌下将第二溶液加入第一溶液，搅拌5-30min后静置30min-3h得所述壳聚糖复合絮凝剂。

根据本发明，所述酸溶液还可以包括硝酸溶液或乙二酸溶液。

根据本发明，可以向质量浓度为2-5％的乙酸或盐酸的酸溶液中加入壳聚糖、果胶和树胶，进行第一超声10-20min，配置成壳聚糖质量浓度为5-20g/L的第一溶液。

根据本发明，所述果胶可以为低脂果胶、高脂果胶、苹果果胶、柚皮果胶、蓝莓果胶或菠萝果，所述树胶可以为阿拉伯胶或桃胶。

根据本发明，所述铁盐溶液还可以包括硫酸铁溶液。

根据本发明，所述碱溶液还可以包括氨水溶液。

根据本发明，可以按照铁盐和固体碱的质量比为(1-1.5)：1，在快速搅拌下，向质量浓度为3-5g/L的氯化铁或硝酸铁的铁盐溶液中加入质量浓度为10-15g/L的氢氧化钠或氢氧化钾的固体碱溶液，进行第二超声10-20min得第二溶液。

根据本发明，可以按照第一溶液和第二溶液的体积比为(0.5-1)：1，在搅拌下将第二溶液加入第一溶液，搅拌10-20min后静置1-2h得所述壳聚糖复合絮凝剂。

根据本发明，所述第一超声的频率可以为20-50KHz；所述第二超声的频率可以为30-100KHz。

本发明还提供根据本发明的的制备方法所制备的壳聚糖复合絮凝剂。

下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。

如无特别说明，本发明所用仪器和试剂均为商购，不同品牌的商品不影响具体使用。

COD的测定使用联华科技5B-1型COD快速测定仪；度使用721分光光度计测定，在波长460nm处测定絮凝前后生活废水的吸光度值。

实施例1

按照壳聚糖、果胶和树胶的质量比为1：0.1：0.1，向质量浓度为1％的乙酸溶液中加入壳聚糖、低脂果胶和阿拉伯树胶，进行频率为20KHz的第一超声5min，配置成壳聚糖质量浓度为5g/L的第一溶液；按照铁盐和固体碱的质量比为0.5：1，向质量浓度为2g/L的氯化铁的铁盐溶液中加入质量浓度为5g/L的氢氧化钠溶液，进行频率为30KHz的第二超声5min得第二溶液；按照第一溶液和第二溶液的体积比为0.25：1，在搅拌下将第二溶液加入第一溶液，搅拌5min后静置30min得所述壳聚糖复合絮凝剂KXN-1。

实施例2

按照壳聚糖、果胶和树胶的质量比为1：1：1，向质量浓度为10％的盐酸溶液中加入壳聚糖、高脂果胶和桃胶树胶，进行频率为50KHz的第一超声30min，配置成壳聚糖质量浓度为50g/L的第一溶液；按照铁盐和固体碱的质量比为3：1，向质量浓度为6g/L的硝酸铁溶液中加入质量浓度为20g/L的氢氧化钾溶液，进行频率为100KHz的第二超声30min得第二溶液；按照第一溶液和第二溶液的体积比为2：1，在搅拌下将第二溶液加入第一溶液，搅拌30min后静置3h得所述壳聚糖复合絮凝剂KXN-2。

实施例3

按照壳聚糖、果胶和树胶的质量比为1：0.5：0.5，向质量浓度为5％的硝酸溶液中加入壳聚糖、苹果果胶和阿拉伯胶树胶，进行频率为35KHz的第一超声15min，配置成壳聚糖质量浓度为30g/L的第一溶液；按照铁盐和固体碱的质量比为2：1，向质量浓度为4g/L的硫酸铁溶液中加入质量浓度为12g/L的氨水溶液，进行频率为65KHz的第二超声17min得第二溶液；按照第一溶液和第二溶液的体积比为1：1，在搅拌下将第二溶液加入第一溶液，搅拌17min后静置1.5h得所述壳聚糖复合絮凝剂KXN-3。

应用实施例1

取200mL生活废水，测定其COD值和度，然后加入5ml自制的聚硅酸铝铁絮凝剂KXN-1，在搅拌速度为100r/min时，搅拌10min，静置沉淀30min后，取上清液处理过的废水并测定COD值和度，计算COD去除率和度去除率。

应用实施例2和应用实施例3的测试方法与应用实施例1完全相同，只是使用的絮凝剂分别为KXN-2和KXN-3。

应用实施例1-3中计算得的COD去除率和度去除率见表1。

表1

由实施例1-3和应用实施例1-3可知，本发明制备的壳聚糖复合絮凝剂对生活污水的污染性物质有很好的絮凝作用，经本发明的壳聚糖复合絮凝剂处理过的生活污水，能获得较高的COD去除率和度去除率。