一種天然高分子絮凝劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種天然高分子絮凝劑及其制備方法，它采用木質(zhì)素和腐植酸類(lèi)物質(zhì)為原料，通過(guò)加入過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨作為引發(fā)劑引發(fā)木質(zhì)素和腐植酸共聚，制備出木質(zhì)素腐植酸共聚的天然高分子絮凝劑。該制備方法具有反應(yīng)條件溫和，工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。本發(fā)明制得的木質(zhì)素和腐植酸共聚天然高分子絮凝劑對(duì)各種重金屬?gòu)U水、染料廢水、蒙脫土懸浮液等都具有良好的絮凝作用。本制備方法采用價(jià)廉易得的天然高分子為原料，在生產(chǎn)成本上有較大的優(yōu)勢(shì)，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種天然高分子絮凝劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然高分子絮凝劑及其制備方法，屬于天然高分子材料和水處理絮凝劑【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】[0002]絮凝法是廢水處理中應(yīng)用最普遍的方法之一，具有工藝簡(jiǎn)單和費(fèi)用低廉的特點(diǎn)。目前的工業(yè)中廣泛使用的絮凝劑主要有無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)合成高分子絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑投藥量大，污泥量大；有機(jī)合成高分子絮凝劑價(jià)格高，難以生物降解，部分殘留的單體有毒，在實(shí)際的廢水處理應(yīng)用中受到了限制。而天然高分子具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、活性基團(tuán)多、無(wú)毒、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，可用于研制新型高效的環(huán)保型絮凝劑。
[0003]木質(zhì)素是一類(lèi)無(wú)定形、具有巨大網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)的天然高分子聚合物，主要由羥基苯丙基、愈創(chuàng)木基及紫丁香基三種不同類(lèi)型的苯丙烷單體通過(guò)脫氫聚合生成。木質(zhì)素分子中含有酚羥基、醇羥基、醛基、酮基、甲氧基、羧基等活性基團(tuán)，可作為絮凝劑使用，具有較強(qiáng)的金屬離子螯合能力，在處理印染廢水和味精廢液中也有較好的絮凝性能(胡鴻達(dá)，江卓麗，木質(zhì)素性質(zhì)與綜合利用，華東紙業(yè)，2010，41:55 — 58)。木質(zhì)素作為造紙工業(yè)的副產(chǎn)物，全世界每年排出1.5~1.8億噸工業(yè)木質(zhì)素，其中絕大部分作為熱源利用，只有不足I % (主要以木質(zhì)素磺酸鹽的形式)作為有機(jī)化學(xué)資源被再利用，另外還有一部分被排放成為環(huán)境污染物。如能有效利用，不僅可以變廢為寶，而且可以減少污染物的排放?？偟膩?lái)說(shuō)，木質(zhì)素來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、無(wú)毒可生物降解，是一種良好的天然絮凝劑原材料。
[0004]腐植酸是動(dòng)植物遺骸經(jīng)過(guò)微生物分解和轉(zhuǎn)化以及地球物理、化學(xué)作用等一系列過(guò)程所形成的一類(lèi)天然大分子有機(jī)弱酸混合物。腐植酸類(lèi)物質(zhì)含有酚羥基、醇羥基、烯醇基、磺酸基、胺基、醌基、半醌基、甲氧基和羧基等多種活性官能團(tuán)，以及少量的氨基酸、維生素、酶類(lèi)和多種微量元素，其主要組成元素是C、H、O、N和S ;對(duì)各種重金屬離子和有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的吸附結(jié)合和絡(luò)合能力，可用于重金屬離子污水和各種含有機(jī)污染物污水的處理(李仲謹(jǐn)?shù)?，腐植酸?lèi)物質(zhì)應(yīng)用研究進(jìn)展，化學(xué)研究，2009，20:103 — 107)。
[0005]木質(zhì)素和腐植酸對(duì)水體污染物有一定的吸附作用，但其分子量都比較低，且遇水易溶脹產(chǎn)生阻水效應(yīng)，應(yīng)用性能較差，因此其本身作為絮凝劑使用的應(yīng)用前景不大。目前工業(yè)中廣泛采用合成聚丙烯酰胺超高分子量的絮凝劑，其分子量高，絮凝性能優(yōu)良，但其單體的毒性對(duì)生態(tài)和環(huán)境有其潛在的風(fēng)險(xiǎn)。若能將天然的木質(zhì)素和腐植酸聚合成較高分子量的共聚物，則可提高其絮凝能力，開(kāi)發(fā)出新型高效無(wú)毒的天然高分子絮凝劑。目前，已有對(duì)木質(zhì)素或腐植酸改性的專(zhuān)利申請(qǐng)(CN102583684A，CN102745789A)，但對(duì)于木質(zhì)素與腐植酸共聚合成天然高分子絮凝劑的研究和應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要設(shè)想是采用簡(jiǎn)單溫和的共聚方法，將木質(zhì)素和腐植酸共聚制備出新型的天然高分子絮凝劑。通過(guò)共聚，一方面可提高其分子量，另一方面可使共聚物具有更多的活性基團(tuán)，從而提高其綜合性能，適合多種廢水的處理應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明中木質(zhì)素和腐植酸共聚天然高分子絮凝劑及其制備方法具體如下。
[0008](I)分別配制質(zhì)量濃度為10~25%的木質(zhì)素和腐植酸水溶液，混合木質(zhì)素和腐植酸溶液。
[0009](2)加入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨，質(zhì)量濃度控制在0.5~2%之間。
[0010](3)在攪拌的條件下，恒溫反應(yīng)3~5小時(shí)，溫度控制在50~70°C之間。
[0011](4)加入有機(jī)溶劑析出木質(zhì)素和腐植酸的共聚物，過(guò)濾洗滌后在低溫下烘干。
[0012]本發(fā)明制得的木質(zhì)素和腐植酸共聚天然高分子絮凝劑外觀呈棕黑色，對(duì)各種重金屬?gòu)U水、染料廢水、蒙脫土懸浮液等都具有良好的絮凝作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有反應(yīng)條件溫和、工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)是原料全部采用來(lái)源豐富的天然高分子，價(jià)格低廉，合成的絮凝劑無(wú)毒、可生物降解。在生產(chǎn)成本上有較大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)備要求不高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式并不局限于此。
[0014]實(shí)施例1:稱(chēng)取80 g堿木質(zhì)素，溶解于500 ml水中。稱(chēng)取80 g腐植酸鈉，溶解于500 ml水中?；旌仙鲜鰞煞N 溶液，升溫至50 °C。加入10 g過(guò)硫酸鉀引發(fā)劑，在攪拌的條件下，恒溫反應(yīng)4小時(shí)。在反應(yīng)后的溶液中，加入500 ml乙醇，析出堿木質(zhì)素腐植酸鈉共聚物，過(guò)濾洗滌后，在干燥器中50°C烘干12小時(shí)，制得木質(zhì)素腐植酸共聚的天然高分子絮凝劑。
[0015]實(shí)施例2:稱(chēng)取120 g木質(zhì)素磺酸鹽，溶解于500 ml水中。稱(chēng)取120 g腐植酸鉀，溶解于500 ml水中。混合上述兩種溶液，升溫至50 °C。加入15 g過(guò)硫酸銨引發(fā)劑，在攪拌的條件下，恒溫反應(yīng)5小時(shí)。在反應(yīng)后的溶液中，加入500 ml丙酮，析出木質(zhì)素磺酸鹽腐植酸鉀共聚物，過(guò)濾洗滌后，在干燥器中65°C烘干8小時(shí)，制得木質(zhì)素腐植酸共聚的天然高分子絮凝劑。
【權(quán)利要求】
1.一種天然高分子絮凝劑，包括木質(zhì)素和腐植酸通過(guò)共聚形成的天然高分子絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然高分子絮凝劑，其特征在于所使用的木質(zhì)素為堿木質(zhì)素或木質(zhì)素磺酸鹽，所使用的腐植酸為腐植酸鈉或腐植酸鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素和腐植酸共聚物制備方法，包括以下步驟: (1)分別配制一定濃度的木質(zhì)素和腐植酸水溶液，混合木質(zhì)素和腐植酸溶液； (2)加入一定濃度的引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)； (3)在攪拌的條件下，恒溫反應(yīng)3~5小時(shí)； (4)加入有機(jī)溶劑析出木質(zhì)素和腐植酸的共聚物，過(guò)濾洗滌烘干后制得木質(zhì)素腐植酸共聚的天然高分子絮凝劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于木質(zhì)素水溶液的質(zhì)量濃度在10~25%之間，腐植酸水溶液的質(zhì)量濃度在10~25%之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所使用的引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨，質(zhì)量濃度控制在0.5~2%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)溫度控制在50~70°C之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所使用的有機(jī)溶劑為丙酮或乙醇。
【文檔編號(hào)】C02F1/56GK103880139SQ201410135519
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月5日
【發(fā)明者】樓濤, 汪學(xué)軍 申請(qǐng)人:青島大學(xué)