申请日2004.12.31
公开(公告)日2007.10.17
IPC分类号C02F1/52
摘要
本发明涉及甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂及其制备方法。其生产工艺过程如下：首先将水与甲壳素和壳聚糖按计算量混合，使最终甲壳素和壳聚糖溶液浓度在0.25%-5%之间，反应温度控制在20-50℃搅拌0.5-5小时，然后加入计算量有机酸，使其浓度控制在1%-10%，反应0.5-4小时。在加入甲壳素和壳聚糖的总量中，壳聚糖占70-80%或单独使用壳聚糖。该絮凝剂无毒、无味，安全性高，无二次污染;絮凝效果显著，絮凝颗粒大，沉降快;由于絮凝剂加入量少，水处理费用可降低10%左右;制备该絮凝剂的工艺简单，使用方便，对自来水厂可利用原有设备，不需增加新设备。
权利要求书
1、甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂，按重量百分含量其组成如下：
甲壳素和壳聚糖 0.25-5%
溶解甲壳素和壳聚糖的有机酸 1-10%
水 85-98.75%
壳聚糖在甲壳素和壳聚糖中占70-80%，其中甲壳素脱乙酰度45%-55%，壳聚糖脱乙 酰度为56%-96%;
所述的有机酸是柠檬酸与甲酸、乙酸、苯甲酸、氯磺酸或水杨酸的混合酸。
2、根据权利要求1所述的甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂，其特征是：柠檬酸占混合酸 总量的5-15%。
3、根据权利要求1所述的甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂，其特征是：絮凝剂溶液的pH 值在2-4，比重在1.01-1.05之间。
4、权利要求1所述的甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂的制备方法，其生产工艺过程为： 首先将水与甲壳素和壳聚糖按计算量混合，使最终甲壳素和壳聚糖溶液浓度在0.25%-5% 之间，反应温度控制在20-50℃搅拌0.5-5小时，然后加入计算量有机酸，使其浓度控制 在1%-10%，反应0.5-4小时。
说明书
甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂及其制备方法，属于水处理絮凝技术领域。
背景技术
目前自来水厂使用的自来水的原水，多数取自于地表水、河水、湖水，由于受到工业废 水排放及其他因素的影响，原水中常含有重金属离子，如As5+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、 Ni2+、Cr3+、Cr6+等，这些离子超标时，直接影响人们的身体健康。
向废水或原水中加入絮凝剂，对水体中的胶体、悬浮固体及溶解性有机物通过物理化学 作用，从而去除水和废水中的浊度、COD(化学需氧量)、色度、悬浮固体以及其它物质， 可使废水或原水的水质得到净化。目前使用的絮凝剂主要有无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂 两大类。有机水处理絮凝剂目前使用较多的是PAM(聚丙烯酰胺)，是用化工原料丙胺酰胺 聚合生成，目前国产聚丙烯酰胺的主要缺点有产品分子量较低，残余大量有毒丙烯酰胺单体， 不能用于给水处理中。同时PAM是一种致癌物质，长久之下给人的身体造成危害。无机水 处理絮凝剂目前使用较为广泛的PAC(含铝、铁系列絮凝剂)，缺点主要有使用量大，其用 量通常是有机水处理絮凝剂的十倍以上;絮体量大，沉淀速度慢，脱水困难，最终处置成本 高;而且近年来医学界研究表明，长期饮用含铝高的水易引起下列疾病：老年性痴呆症， 记忆力减退，使骨质变得疏松软化，肾功能失调，肾衰竭及尿毒症，使血液和心血 管发生疾病;对体细胞及生殖细胞有致突变的作用。欧美许多发达国家制定了饮用 水中铝的限制指标。在我国卫生部即将颁发的《生活饮用水卫生标准》中也将铝列 为饮用水水质控制指标之一，并明确规定饮用水中铝含量不得高于0.2mg/l。
甲壳素和壳聚糖是从天然的虾壳、蟹壳中提取或以粮食为原料通过生物工程方法制得 的，因而无毒、无味、安全，它是一种绿色环保的有机高分子絮凝剂，由于其含有羟基、羧 基、氨基及其他活性基团，因而可吸附水中的固体颗粒、有机物和重金属等，达到净化自来 水的目的，使原水中混浊度降低到国家生活饮用水标准3度以内，同样由于它的吸附作用， 甲壳素和壳聚糖还可以吸附重金属离子和卤代烷，可以降低癌症和肝病的发病率。中国专利 00109435.1提出了一种壳聚糖水处理絮凝剂的制备方法，使虾蟹壳脱去无机盐，进行固液分 离，烘干得到脱无机盐产物，使虾蟹壳脱去蛋白质，将反应体系进行固液分离，烘干得到甲 壳素产物，脱去乙酰基，将反应体系进行固液分离，烘干得到的固体颗粒即为壳聚糖水处理 絮凝剂产品。众所周之，壳聚糖在水中具有较差的溶解性，因此，单纯使用壳聚糖作为絮凝 剂效果不佳，用量较大。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂，克服现有壳聚糖絮凝剂产 品溶解性差，水处理效果不佳，絮凝剂使用量大的不足，降低水处理成本。
本发明的另一个目的是提供上述甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂，按重量百分含量其组成如下：
甲壳素和壳聚糖 0.25-5%
溶解甲壳素和壳聚糖的有机酸 1-10%
水 85-98.75%
所述的有机酸是甲酸、乙酸、柠檬酸、苯甲酸、氯磺酸、水杨酸之一或其混合酸，如果 使用柠檬酸与甲酸、乙酸、苯甲酸、氯磺酸或水杨酸等有机酸的混合酸，得到的水处理絮凝 剂絮凝效果更佳，这是由于柠檬酸具有较多的H+，能够很好的溶解甲壳素和壳聚糖，其加入 量占有机酸总量的5-15%，若加入太多，影响絮凝效果。
考虑到目前甲壳素与壳聚糖的市场价格因素(甲壳素每吨3-4万元，壳聚糖每吨8-9万 元)，选用甲壳素加壳聚糖是明智的。在加入的甲壳素和壳聚糖总量中，壳聚糖在甲壳素和 壳聚糖中占70-80%，当然也可单独使用壳聚糖，其中甲壳素脱乙酰度45%-55%，壳聚糖 脱乙酰度为56%-96%。
所述的水可以使用经净化后进入管网系统的饮用自来水。最终制得的絮凝剂pH值在 2-4，比重在1.01-1.05之间。
甲壳素和壳聚糖水处理絮凝剂的生产工艺过程如下：首先将水与甲壳素和壳聚糖按计 算量混合，使最终甲壳素和壳聚糖溶液浓度在0.25%-5%之间，反应温度控制在20-50℃ 搅拌0.5-5小时，然后加入计算量有机酸，使其浓度控制在1%-10%，反应0.5-4小时。 在加入甲壳素和壳聚糖的总量中，壳聚糖占70-80%或单独使用壳聚糖。
所述的有机酸是甲酸、乙酸、柠檬酸、苯甲酸、氯磺酸、水杨酸之一或其混合酸，如果 使用柠檬酸与有机酸的混合酸，得到的水处理絮凝剂絮凝效果更佳，柠檬酸加入量占有机酸 总量的5-15%。
在加入甲壳素和壳聚糖的总量中，壳聚糖在甲壳素和壳聚糖中占70-80%或单独使用壳 聚糖，其中甲壳素脱乙酰度45%-55%，壳聚糖脱乙酰度为56%-96%。
本发明的优点如下：
1、该絮凝剂无毒、无味，安全性高，无二次污染。
2、由于得到的本絮凝剂为溶液，絮凝效果显著，絮凝颗粒大，沉降快，絮凝剂加入量 少，原水中混浊度在10-70度之间一次处理即可达到国家标准3度以内。
3、该絮凝剂可吸附重金属离子和卤代烷。
4、采用PAC和PAM作絮凝剂与甲壳素和壳聚糖作絮凝剂作经济核算，相比较结果表 明，采用甲壳素和壳聚糖较前者每处理1m3水的费用可降低10%左右，其主要原因是因为使 用了甲壳素和壳聚糖作原料，同时由于本发明絮凝效果明显，在处理水时，仅需添加少量 (1-4mg/L)。
5、制备该絮凝剂的工艺简单，使用方便，对自来水厂可利用原有设备，不需增加新设 备。
