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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710018167.4 (22)申请日 2017.01.10 (71)申请人 浙江理工大学 地址 310018 浙江省杭州市杭州经济技术 开发区白杨街道2号大街928号 (72)发明人 张勇王卫杰邵蓉蓉田洋名 金旭姚菊明 (74)专利代理机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 33100 代理人 金杭 (51)Int.Cl. C08L 97/02(2006.01) C08L 89/00(2006.01) C08J 3/24(2006.01) C02F 1/56(2006.0。
2、1) (54)发明名称 一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方 法 (57)摘要 本发明公开了一种纤维素-丝胶全降解絮凝 材料的制备方法。 采用方法的要点是利用竹纤维 素和丝胶蛋白, 通过戊二醛化学改性交联, 制备 出絮凝效果优异, 可全生物降解的纤维素-丝胶 全降解絮凝材料。 该制备方法操作简单、 效果优 良、 且絮凝材料产品环境无污染。 本发明将竹子 纤维素和丝胶蛋白引入到制备絮凝材料的原料 中, 增加了制备絮凝材料的原料范围, 降低了生 产成本, 同时增加了絮凝材料本身的环境友好 性, 具有重要的现实意义。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 106832987 A 2017.0。
3、6.13 CN 106832987 A 1.一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法, 其特征在于, 包括以下步骤: 1)将竹子浆板剪断、 水洗后, 于鼓风烘箱干燥, 再用微型植物粉碎机打碎, 经80-100目 筛网过滤, 得到粒径在150-200 m之间的竹浆纤维素粉末; 2)将步骤1)得到的竹浆纤维素粉末称取一定质量溶于一定体积的水中并加入到烧杯 中, 封口, 在磁力搅拌器作用下搅拌浸泡12-36h, 得到经溶胀的纤维素溶液; 3)称取一定质量分子量为2000-100000的丝胶, 加入5-15mL的水中进行充分溶解, 加入 到步骤2)得到的经溶胀的纤维素溶液中, 并调节其pH到4-7, 。
4、得到纤维素-丝胶混合物溶液; 4)向步骤3)得到的纤维素-丝胶混合物溶液中加入一定质量的戊二醛溶液, 置于30-45 恒温槽中反应3-12h, 反应产物透析7d, 经冷冻干燥, 即为纤维素-丝胶全降解絮凝材料。 2.根据权利要求1所述的一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法, 其特征在于: 所述的水与竹子浆板质量比为90-120:1; 丝胶与竹子浆板质量比为0.5-2:1; 戊二醛为含量 为25的戊二醛溶液, 戊二醛溶液与竹子浆板质量比为0.5-2:1。 3.根据权利要求1所述的一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法, 其特征在于: 所述的竹子浆板为慈竹浆板、 水竹浆板、 楠竹浆板和方竹浆。
5、板中的一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 106832987 A 2 一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种絮凝材料的制备方法, 特别涉及一种纤维素-丝胶全降解絮凝材 料的制备方法, 属于有机高分子材料技术领域。 背景技术 0002 絮凝是水处理中十分重要的一个环节。 絮凝剂在用水与废水处理和生产过程的固 液分离中占有重要的地位, 絮凝剂的选择与使用直接关系着絮凝效果的好坏。 自上世纪六 七十年代起, 有机高分子絮凝剂逐步取代无机金属类絮凝剂, 广泛应用于化工、 冶金、 煤炭、 纺织、 造纸、 石油、 环保等生产领域。 随着高分子絮凝剂的研究发展和人。
6、们对更加环境友好 和可持续化学技术的需求, 天然高分子絮凝剂受到社会和学者们越来越多的关注。 0003 目前, 可以制备天然高分子絮凝剂的自然资源种类丰富, 如淀粉、 纤维素及其衍生 物、 壳聚糖、 海藻酸等, 甚至一些蛋白质、 植物胶质等, 这些天然高分子材料赋予天然高分子 絮凝剂无毒、 可生物降解的优异性能, 使得此类絮凝剂的开发与研究受到学术界广泛的关 注。 0004 本发明提出了一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备工艺。 采用价格低廉、 来源 广泛的竹浆和丝胶蛋白为原料, 打浆后成为分散的细小纤维, 溶解后经戊二醛交联, 接枝共 聚丝胶蛋白, 得到一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料。 该制。
7、备工艺优势主要表现在: 一是制 备了一种对环境友好、 可完全生物降解的新型絮凝剂, 缩短了降解周期; 二是保证了良好的 絮凝效果, 并且使用竹浆纤维素和丝胶蛋白为原料, 不但可降低生产成本, 提高经济效益, 还可拓展竹浆纤维的应用领域, 提高产品附加值; 同时丝胶蛋白是提取丝素过程的废弃蛋 白, 价格低廉, 可实现废弃物的资源化利用。 0005 在有机高分子絮凝材料制备领域, 中国专利(CN106044984A) “一种植物源天然高 分子絮凝剂的制备方法” 以芦荟为原料, 经阳离子交换法辅助醇沉提取芦荟胶, 再将芦荟胶 于魔芋淀粉复配, 先经豆浆和微生物改性, 再醚化微波改性, 抽滤醇洗后制得。
8、天然高分子絮 凝剂, 并对其絮凝性能进行了表征; 中国专利(CN105001381A) “一种造纸污泥基两性高分子 絮凝剂的制备方法” 以造纸污泥原料和二甲基二烯丙基氯化铵为原料, 从造纸污泥中分离 出上清液, 调节上清液pH, 降温, 加入无水亚硫酸钠, 再加入引发剂和二甲基二烯丙基氯化 铵, 经搅拌反应, 混合物加入丙酮搅拌, 使反应产物析出, 经真空抽滤、 干燥, 即得两性高分 子絮凝剂产品; 美国专利(US 20120241377) “Water treatment method and water treatment flocculant” 使用苯酚和甲醛在酸性催化剂存在下反应制得热。
9、塑性酚醛树脂来 制备絮凝材料。 截至目前, 还未见到利用竹浆纤维素和丝胶蛋白接枝聚合, 以制备全降解絮 凝材料的相关工艺技术出现。 0006 本发明提供了一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制备方法, 采用竹纤维素和丝 胶蛋白, 通过戊二醛化学改性交联, 制备出絮凝效果优异, 可全生物降解的纤维素-丝胶全 降解絮凝材料。 该制备方法操作简单、 效果优良、 且絮凝材料产品环境无污染。 本发明将竹 子纤维素和丝胶蛋白引入到制备絮凝材料的原料中, 增加了制备絮凝材料的原料范围, 降 说明书 1/4 页 3 CN 106832987 A 3 低了生产成本, 同时增加了絮凝材料本身的环境友好性, 具有重要的。
10、现实意义。 发明内容 0007 为了克服传统无机絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂在使用过程的效率低、 易二次 污染、 不可生物降解等问题, 实现无污染排放, 同时资源化利用可再生、 易降解的生物质材 料, 通过简单的戊二醛交联、 效果优良、 柔和制备过程合成出絮凝效果明显、 全生物降解、 无 二次污染的全降解絮凝材料。 本发明的目的是提供一种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的制 备方法。 0008 为实现上述目的, 本发明的技术方案是采用以下步骤: 0009 1)将竹子浆板剪断、 水洗后, 于鼓风烘箱干燥, 再用微型植物粉碎机打碎, 经80- 100目筛网过滤, 得到粒径在150-200 m之间的竹浆纤。
11、维素粉末; 0010 2)将步骤1)得到的竹浆纤维素粉末称取一定质量溶于一定体积的水中并加入到 烧杯中, 封口, 在磁力搅拌器作用下搅拌浸泡12-36h, 得到经溶胀的纤维素溶液; 0011 3)称取一定质量分子量为2000-100000的丝胶, 加入5-15mL的水中进行充分溶解, 加入到步骤2)得到的经溶胀的纤维素溶液中, 并调节其pH到4-7, 得到纤维素-丝胶混合物 溶液; 0012 4)向步骤3)得到的纤维素-丝胶混合物溶液中加入一定质量的戊二醛溶液, 置于 30-45恒温槽中反应3-12h, 反应产物透析7d, 经冷冻干燥, 即为纤维素-丝胶全降解絮凝 材料。 0013 所述的水与。
12、竹子浆板质量比为90-120:1; 丝胶与竹子浆板质量比为0.5-2:1; 戊二 醛为含量为25的戊二醛溶液, 戊二醛溶液与竹子浆板质量比为0.5-2:1。 0014 所述的竹子浆板为慈竹浆板、 水竹浆板、 楠竹浆板和方竹浆板中的一种。 0015 与背景技术相比, 本发明具有的有益效果是: 0016 本发明在絮凝效果良好的同时, 使用竹浆纤维素和提取丝素过程中废弃的蛋白丝 胶为原料, 克服传统无机絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂在使用过程的效率低、 造成二次 污染、 不可生物降解等问题, 实现无污染排放, 同时资源化利用可再生、 全降解的生物质材 料, 通过简单的戊二醛交联、 效果优良、 柔和的制。
13、备过程合成出絮凝效果明显、 全生物降解、 无二次污染的全降解絮凝材料, 增加了絮凝材料本身的环境友好性, 具有重要的现实意义。 附图说明 0017 图1是由实施例1制备的纤维素-丝胶全降解絮凝材料处理工业废水前后对比照 片: (a1)未经处理的工业废水数码照片, (a2)经纤维素-丝胶全降解絮凝材料处理的工业废 水数码照片。 具体实施方式 0018 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。 0019 实施例1: 0020 1)将慈竹浆板剪断、 水洗后, 于鼓风烘箱干燥, 再用微型植物粉碎机打碎, 经80- 100目筛网过滤, 得到粒径在150-200 m之间的慈竹纤维素粉末; 说明书 2/4 。
14、页 4 CN 106832987 A 4 0021 2)将步骤1)得到的慈竹纤维素粉末称取1g溶于90mL水中并加入到烧杯中, 封口, 在磁力搅拌器作用下搅拌浸泡24h, 得到经溶胀的纤维素溶液; 0022 3)称取1.5g分子量为8000的丝胶, 加入10mL的水中进行充分溶解, 加入到步骤2) 得到的经溶胀的纤维素溶液中, 并调节其pH到4, 得到纤维素-丝胶混合物溶液; 0023 4)向步骤3)得到的纤维素-丝胶混合物溶液中加入1.5g含量为25的戊二醛溶 液, 置于35恒温槽中反应9h, 反应产物透析7d, 经冷冻干燥, 即为纤维素-丝胶全降解絮凝 材料(a)。 0024 实施例2: 。
15、0025 1)将水竹浆板剪断、 水洗后, 于鼓风烘箱干燥, 再用微型植物粉碎机打碎, 经80- 100目筛网过滤, 得到粒径在150-200 m之间的水竹纤维素粉末; 0026 2)将步骤1)中得到的水竹纤维素粉末称取1g溶于100mL水中并加入到烧杯中, 封 口, 在磁力搅拌器作用下搅拌浸泡36h, 得到经溶胀的纤维素溶液; 0027 3)称取0.5g分子量为2000的丝胶, 加入5mL的水中进行充分溶解, 加入到步骤2)得 到的经溶胀的纤维素溶液中, 并调节其pH到5, 得到纤维素-丝胶混合物溶液; 0028 4)向步骤3)得到的纤维素-丝胶混合物溶液中加入0.5g含量为25的戊二醛溶 液。
16、, 置于45恒温槽中反应3h, 反应产物透析7d, 经冷冻干燥, 即为纤维素-丝胶全降解絮凝 材料(b)。 0029 实施例3: 0030 1)将楠竹浆板剪断、 水洗后, 于鼓风烘箱干燥, 再用微型植物粉碎机打碎, 经80- 100目筛网过滤, 得到粒径在150-200 m之间的楠竹纤维素粉末; 0031 2)将步骤1)中得到的楠竹纤维素粉末称取1g溶于110mL水中并加入到烧杯中, 封 口, 在磁力搅拌器作用下搅拌浸泡24h, 得到经溶胀的纤维素溶液; 0032 3)称取1g分子量为20000的丝胶, 加入10mL的水中进行充分溶解, 加入到步骤2)得 到的经溶胀的纤维素溶液中, 并调节其p。
17、H到6, 得到纤维素-丝胶混合物溶液; 0033 4)向步骤3)得到的纤维素-丝胶混合物溶液中加入1g含量为25的戊二醛溶液, 置于40恒温槽中反应6h, 反应产物透析7d, 经冷冻干燥, 即为纤维素-丝胶全降解絮凝材 料(c)。 0034 实施例4: 0035 1)将方竹浆板剪断、 水洗后, 于鼓风烘箱干燥, 再用微型植物粉碎机打碎, 经80- 100目筛网过滤, 得到粒径在150-200 m之间的方竹纤维素粉末; 0036 2)将步骤1)中得到的方竹纤维素粉末称取1g溶于120mL水中并加入到烧杯中, 封 口, 在磁力搅拌器作用下搅拌浸泡12h, 得到经溶胀的纤维素溶液; 0037 3)称。
18、取2g分子量为100000的丝胶, 加入15mL的水中进行充分溶解, 加入到步骤2) 得到的经溶胀的纤维素溶液中, 并调节其pH到7, 得到纤维素-丝胶混合物溶液; 0038 4)向步骤3)得到的纤维素-丝胶混合物溶液中加入2g含量为25的戊二醛溶液, 置于30恒温槽中反应12h, 反应产物透析7d, 经冷冻干燥, 即为纤维素-丝胶全降解絮凝材 料(d)。 0039 测定实施例1、 2、 3、 4制备得到4种纤维素-丝胶全降解絮凝材料的产率、 zeta电位 和浊度去除率。 表1为由实施例1、 2、 3、 4制备的纤维素-丝胶全降解絮凝材料产率、 zeta电位 说明书 3/4 页 5 CN 10。
19、6832987 A 5 和浊度去除效率的表征测算结果。 由表1数据可知, 采用本发明所述的制备方法获得的纤维 素-丝胶全降解絮凝材料(a)、 纤维素-丝胶全降解絮凝材料(b)、 纤维素-丝胶全降解絮凝材 料(c)、 纤维素-丝胶全降解絮凝材料(d)产率在43.81-62.49, 较为可观; zeta电位在- 20.4-30.2mV, 为阴离子型絮凝材料; 浊度去除率在77.9-85.7, 说明由本发明提供技术 制备的纤维素-丝胶全降解絮凝材料具有优良的絮凝性能和较高的废水浊度去除率。 0040 如图1, 使用实施例1制备的纤维素-丝胶全降解絮凝材料(a)处理工业废水的效果 照片可以看出, 本发明制备的全降解絮凝材料絮凝沉淀效果明显, 废水的浊度去除率较高。 0041 表1 0042 0043 以上列举的仅是本发明的具体实施例。 本发明不限于以上实施例, 还可以有许多 变形。 本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形, 均应 认为是本发明的保护范围。 说明书 4/4 页 6 CN 106832987 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 106832987 A 7 。