技术领域
[0001] 本
发明涉及净水剂技术领域，具体的说涉及一种促使水体高效净化的复合净水剂及其制备方法。
背景技术
[0002] 净水剂就是投放入水中能和水中其它杂质产生反应的药剂。主要是起到净水的目的。常用到的净水剂有聚合氯化
铝、聚合氯化铝
铁、
碱式氯化铝、聚丙烯酰胺、
硫酸亚铁、硫酸铝、聚合硫酸铁等。
[0003] 单独采用无机高分子絮凝剂，其沉降效果不如有机高分子絮凝剂，且形成的絮团容易受到水体剪切
力的作用，而使
絮凝体变的细小，从而降低了沉降效果。单独采用有机高分子絮凝剂，在使用过程中投加的速度过慢、时间过短，絮凝剂不能与固体颗粒充分
接触，不利于絮凝剂捕集胶体颗粒；且絮凝剂的浓度分布也不均匀，更不利于发挥絮凝剂的作用。另外絮凝剂易受水温影响：低水温时反应速度过慢，
水解时间增加，影响处理的水量，同时过高的
粘度对絮凝剂的撕裂作用也会使絮凝体变得细小。高水温时反应速度过快，形成絮凝体细小。另外在絮凝剂的生产和使用过程中容易造成二次污染。
[0004] 鉴于此，亟需开发一种有机/无机复合的净水剂，使其具有受水质影响小，药剂投放量少，
沉降速度快，净化效果好，耐剪切的功能，通过一种绿色的生产方法，使得到的絮凝剂在生产和使用过程避免造成二次污染。
发明内容
[0005] 鉴于以上
现有技术的不足之处，本发明的主要目的在于提供一种促使水体高效净化的复合净水剂，通过壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液及无机高分子絮凝剂的协同作用，使得净水剂投加至水体中后，促使水体中形成的絮团能够快速沉降，同时具有受水质影响小，药剂投放量少，净化效果好，耐剪切的优异性能。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种促使水体高效净化的复合净水剂的制备方法，不仅提高了壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液产率，而且减少了
有机溶剂的使用，不会造成二次污染，另外，溶解时间短，提高了使用效率。
[0007] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
[0008] 一种促使水体高效净化的复合净水剂，所述复合净水剂由以下组分复配而成：
[0009] 壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；及
[0010] 无机高分子絮凝剂，所述无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝或聚合氯化铝铁。
[0011] 优选的，所述壳聚糖为羟基化壳聚糖或羧基化壳聚糖中一种。
[0012] 优选的，所述壳聚糖的分子量为3000～8000，所述壳聚糖羟基化或羧基化的程度为5～30％。通过羟基化或羧基化壳聚糖的改性，不仅有利于复合净水剂在水体中的伸展，提供更多地点位以捕获水体中的颗粒物质；同时，通过壳聚糖改性处理后的复合净水剂，减少了无机高分子絮凝剂的投加，并且进一步的投加入水体形成絮团后得到的
污泥，易于
生物降解，有利于污泥的生物
发酵处理，减少了二次污染的产生。
[0013] 优选的，所述无机高分子絮凝剂相对于所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的
质量比例为28～54％。
[0014] 优选的，所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的粒径尺寸为0.1～10um。
[0015] 优选的，所述复合净水剂在20℃下的粘度为5～15mPa·S。
[0016] 相应的，一种如上述的促使水体高效净化的复合净水剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0017] S1、将
表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖搅拌混合均匀，得到乳液A；
[0018] S2、加入硫酸调节乳液A的pH值至4～5，再加热至50～60℃，通入氮气30min，搅拌糊化10～30min，加入引发剂引发10～60min后，再加入
单体丙烯酰胺、甲基丙磺酸，聚合反应1～6h后冷却，得到水包水乳液；
[0019] S3、将水包水乳液采用
乙醇沉淀后再用丙
酮洗涤，50～60℃
真空干燥，然后用抽提液进行抽提，得到高纯的壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；
[0020] S4、将壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液与无机高分子絮凝剂按比例进行复配，得到最终所述的复合净水剂。
[0021] 优选的，所述表面活性剂为十二烷基乙
氧基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基磺丙基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱中的至少一种。所述表面活性剂电离后带有磺酸基阴离子基团和季铵盐基阳离子基团，通过上述两种阴阳离子基团的共同作用，所述净水剂通过
吸附和电中和的作用，可以有效吸附水体中的有机和无机悬浮颗粒。
[0022] 优选的，所述表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖的质量比为1∶1.5～3.5∶30～100∶8～26。
[0023] 优选的，所述引发剂为
硝酸铈铵或硫酸铵中的一种，其用量为乳液A总重的0.2～0.85wt％。
[0024] 优选的，所述丙烯酰胺、甲基丙磺酸的摩尔比为1.3～2.5∶1。
[0025] 优选的，所述抽提液为体积比为7：3的异丙醇和
冰醋酸混合液。
[0026] 本发明制备得到的复合净水剂具有一定的粘性，表现出亲水胶体的特性，通过壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液，使其在水体中呈现更好的伸展状态，使得净水剂更大范围的分散在水体中，捕获更多的颗粒，提高了水源的处理负荷，进而减少了净水剂的投加量，其次，水包水乳液的低粘特性，减少了絮团在水中的摩擦阻力，提高了其水体中的沉降速度；另外，由于共聚物高分子物质的特性，结絮早，絮凝物抱团紧，颗粒大不易打碎，进一步提高了絮团的
稳定性。
[0027] 无机高分子絮凝剂在净水剂中的配伍适量，有助于提高净水剂的净化效果，当其用量过多，有机高分子起到的助凝效果减弱，用量过少时，亲水胶质容易产生胶体保护作用，水质中
浊度的去除和水质的过滤性反而下降。
[0028] 本发明的有益效果：
[0029] (1)本发明公开的促使水体高效净化的复合净水剂，通过壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液及无机高分子絮凝剂的协同作用，使得净水剂投加至水体中后，促使水体中形成的絮团能够快速沉降，净化效果好。
[0030] (2)本发明公开的促使水体高效净化的复合净水剂，相对于单独使用的有机或无机絮凝剂，其具有更好的抗剪切作用、受
原水水质的影响小。
[0031] (3)本发明公开的促使水体高效净化的复合净水剂，通过无机复合有机的结构设计，使得无机高分子混凝剂类净水剂投放量少，并且形成的矾花更加密实，沉降速度快，净化效果好。
[0032] (4)本发明公开的促使水体高效净化的复合净水剂，制备方法简单易行，原料易得，价格低廉，适合规模化生产。
具体实施方式
[0033] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选
实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0034] 实施例1
[0035] 一种促使水体高效净化的复合净水剂，所述复合净水剂由以下组分复配而成：
[0036] 壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；及
[0037] 无机高分子絮凝剂，所述无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝。
[0038] 所述壳聚糖为羟基化壳聚糖。
[0039] 所述壳聚糖的分子量为3000，所述壳聚糖羟基化的程度为5％。
[0040] 所述无机高分子絮凝剂相对于所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的质量比例为54％。
[0041] 所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的粒径尺寸为0.3um。
[0042] 所述复合净水剂在20℃下的粘度为6mPa·S。
[0043] 相应的，一种如上述的促使水体高效净化的复合净水剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0044] S1、将表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖搅拌混合均匀，得到乳液A；
[0045] S2、加入硫酸调节乳液A的pH值至4，再加热至50℃，通入氮气30min，搅拌糊化10min，加入引发剂引发15min后，再加入单体丙烯酰胺、甲基丙磺酸，聚合反应1h后冷却，得到水包水乳液；
[0046] S3、将水包水乳液采用乙醇沉淀后再用丙酮洗涤，50℃真空干燥，然后用抽提液进行抽提，得到高纯的壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；
[0047] S4、将壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液与无机高分子絮凝剂按比例进行复配，得到最终所述的复合净水剂。
[0048] 所述表面活性剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱。
[0049] 所述表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖的质量比为1∶1.5∶30∶8。
[0050] 所述引发剂为硝酸铈铵，其用量为乳液A总重的0.2wt％。
[0051] 所述丙烯酰胺、甲基丙磺酸的摩尔比为1.5∶1。
[0052] 所述抽提液为体积比为7：3的异丙醇和冰醋酸混合液。
[0053] 实施例2
[0054] 一种促使水体高效净化的复合净水剂，所述复合净水剂由以下组分复配而成：
[0055] 壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；及
[0056] 无机高分子絮凝剂，所述无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝铁。
[0057] 所述壳聚糖为羧基化壳聚糖。
[0058] 所述壳聚糖的分子量为6000，所述壳聚糖羧基化的程度为23％。
[0059] 所述无机高分子絮凝剂相对于所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的质量比例为36％。
[0060] 所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的粒径尺寸为5um。
[0061] 所述复合净水剂在20℃下的粘度为10mPa·S。
[0062] 相应的，一种如上述的促使水体高效净化的复合净水剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0063] S1、将表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖搅拌混合均匀，得到乳液A；
[0064] S2、加入硫酸调节乳液A的pH值至5，再加热至60℃，通入氮气30min，搅拌糊化30min，加入引发剂引发30min后，再加入单体丙烯酰胺、甲基丙磺酸，聚合反应2h后冷却，得到水包水乳液；
[0065] S3、将水包水乳液采用乙醇沉淀后再用丙酮洗涤，60℃真空干燥，然后用抽提液进行抽提，得到高纯的壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；
[0066] S4、将壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液与无机高分子絮凝剂按比例进行复配，得到最终所述的复合净水剂。
[0067] 所述表面活性剂为十二烷基羟丙基磺基甜菜碱。
[0068] 所述表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖的质量比为1∶2.5∶70∶12。
[0069] 所述引发剂为硫酸铵，其用量为乳液A总重的0.48wt％。
[0070] 所述丙烯酰胺、甲基丙磺酸的摩尔比为1.8∶1。
[0071] 所述抽提液为体积比为7：3的异丙醇和冰醋酸混合液。
[0072] 实施例3
[0073] 一种促使水体高效净化的复合净水剂，所述复合净水剂由以下组分复配而成：
[0074] 壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；及
[0075] 无机高分子絮凝剂，所述无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝。
[0076] 所述壳聚糖为羟基化壳聚糖。
[0077] 所述壳聚糖的分子量为8000，所述壳聚糖羟基化的程度为30％。
[0078] 所述无机高分子絮凝剂相对于所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的质量比例为54％。
[0079] 所述壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液的粒径尺寸为10um。
[0080] 所述复合净水剂在20℃下的粘度为15mPa·S。
[0081] 相应的，一种如上述的促使水体高效净化的复合净水剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0082] S1、将表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖搅拌混合均匀，得到乳液A；
[0083] S2、加入硫酸调节乳液A的pH值至5，再加热至60℃，通入氮气30min，搅拌糊化30min，加入引发剂引发60min后，再加入单体丙烯酰胺、甲基丙磺酸，聚合反应4h后冷却，得到水包水乳液；
[0084] S3、将水包水乳液采用乙醇沉淀后再用丙酮洗涤，50℃真空干燥，然后用抽提液进行抽提，得到高纯的壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液；
[0085] S4、将壳聚糖改性丙烯酰胺-甲基丙磺酸共聚物水包水乳液与无机高分子絮凝剂按比例进行复配，得到最终所述的复合净水剂。
[0086] 所述表面活性剂为十二烷基磺丙基甜菜碱。
[0087] 所述表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖的质量比为1∶3.5∶100∶26。
[0088] 所述引发剂为硝酸铈铵，其用量为乳液A总重的0.8wt％。
[0089] 所述丙烯酰胺、甲基丙磺酸的摩尔比为2.5∶1。
[0090] 所述抽提液为体积比为7：3的异丙醇和冰醋酸混合液。
[0091] 实施例4
[0092] 本实施例的组分配方及其制备方法与实施例1基本相似，其不同之处在于，所述无机高分子絮凝剂，所述无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝铁。所述壳聚糖为羧基化壳聚糖。所述壳聚糖的分子量为6000，所述壳聚糖羧基化的程度为22％。
[0093] 实施例5
[0094] 本实施例的组分配方及其制备方法与实施例3基本相似，其不同之处在于，所述无机高分子絮凝剂，所述无机高分子絮凝剂为聚合氯化铝铁。所述壳聚糖为羧基化壳聚糖。所述壳聚糖的分子量为5000，所述壳聚糖羧基化的程度为13％。
[0095] 实施例6
[0096] 本实施例的组分配方及其制备方法与实施例3基本相似，其不同之处在于，所述表面活性剂为十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱。所述表面活性剂、聚乙二醇、去离子水和壳聚糖的质量比为1∶1.8∶100∶15。
[0097] 所述丙烯酰胺、甲基丙磺酸的摩尔比为1.7∶1。
[0098] 将实施例1～6和市售的净水剂按下述测试方法进行性能测试。
[0099] 1)沉降速度测试方法：配制原水
温度为25℃，浊度为1500NTU的水样，在长宽高均为0.5米的混凝沉降测试平台上向水样中分别投加实施例1～5和市售聚合氯化铝或市售聚合氯化铝铁的净水剂，其投加量相同，测试净水剂从投加开始，水体由浑浊变为清澈的时间。
[0100] 2)净水能力测试方法：在上述混凝沉降测试平台上，投加相同重量的净水剂，经过相同时间的混凝沉降后，通过测试净水剂投加前后的水样浊度，进行净水能力判断。
[0101] 3)耐剪切性能测试方法：将上述混凝沉降测试平台混凝沉降后得到的絮团在10000转每分钟的转速下剪切60秒，测定剪切前后的絮团重量损失率，以絮团重量损失率评价絮团的耐剪切性能。
[0102] 其测试结果如表1所示：表1
[0103] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的
权利要求书及其等同物界定。
