专利名称：高新制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的技术
技术领域：
本发明属于水处理剂技术领域，具体涉及一种阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的制备方法。
背景技术：
自然界中含淀粉的天然碳水化合物产量达5000亿万吨，是人类可以取用的最丰富的有机资源。淀粉分子具有多个羟基，通过这些羟基的交联、接枝共聚和醚化反应，制备改性淀粉水处理剂[詹亚力郭绍辉吕荣湖.绿色试剂淀粉改性水处理剂的研究与应用.高分子材料科学与工程.2003，19 (5) :14-18]。目前国内外阳离子改性淀粉水处理剂主要有丙烯酰胺为主要单体的和铵类阳离子淀粉。此类水处理剂在长期的应用阶段也出现了不少问题，如絮凝剂制备过程中使用多种重金属作为引发剂，尤其是丙烯酰胺类絮凝剂，存在制备及絮凝过程中的二次污染问题，因此，开发绿色、高效水处理剂意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，该方法制备的水处理剂有较好的絮凝效果。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，其特征在于它包括如下步骤1)原料的选取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩尔比=1:1:1: 1，选取淀粉、尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的质量比=9 1，选取水，备用；2)取淀粉和水搅勻，升温至90°C，保温5-20分钟，将淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液调节步骤2)得到的淀粉糊的pH为9. 0_11，得到调节pH值后的淀粉糊；4)向调节pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)将步骤4)得到的混合物A升温至95-97°C，保温l_2h，然后用甲酸或盐酸调节 PH为8-9，得到混合物B ；6)向步骤5)得到的混合物B中加入甲醛，温度降至90-95°C，保温30-60min，得到混合物C ；7)将步骤6)得到的混合物C降温至50_55°C，加入二甲胺，反应3_5h，得到混合物 D ；8)将混合物D用盐酸中和至pH为6. 5-7. 0，得到混合物E ；9)将步骤8)得到的混合物E干燥，得到阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂。所述的淀粉尿素甲醛二甲胺的摩尔比=1:1:1: 1，该配比可提高淀粉分子上单体的接枝率。所述NaOH水溶液的浓度为10_30wt%。所述甲酸的浓度为10_30wt%。所述盐酸的浓度为10-30wt%。
本发明的有益效果是该方法制备的水处理剂有较好的絮凝效果，投药剂量在 10mg/L浓度下，对pH在7左右的0. 5wt%膨润土悬浮液有很好的絮凝效果，絮凝^iin时可澄清80%体积的悬浮液。本发明可用于自来水处理及生活污水、纺织污水、工业污水等多行业污水净化和循环使用，替代现有丙烯酰胺类水处理剂，为我国水环境净化行业提供新产品。
图1是阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的红外光谱图。图2是阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂对膨润土悬浮液的絮凝效果图。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1 制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，它包括如下步骤1)原料的选取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩尔比=1:1:1: 1，按水 淀粉的质量比=9 1，选取IOg淀粉、4. 07g尿素、6.8ml甲醛、11. Oml 二甲胺和90ml水 (蒸馏水)，备用；2)在一个装有电动搅拌、水冷凝和恒温水浴的四口圆底烧瓶中，取淀粉和水(蒸馏水)搅勻，升温至90°C，保温10分钟，将淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用浓度为IOwt %、0. Iml的NaOH水溶液调节步骤2)得到的淀粉糊的pH为9. 5， 得到调节PH值后的淀粉糊；4)向调节pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)将步骤4)得到的混合物A升温至97°C，保温2h，然后用浓度为30wt%、0. Iml 的甲酸调节PH为8，得到混合物B ；6)向步骤5)得到的混合物B中加入甲醛，温度降至95°C，保温30min，得到混合物 C；7)将步骤6)得到的混合物C降温至55°C，加入11. Oml 二甲胺，反应4h，得到混合物D ；8)将混合物D用盐酸中和至pH为7. 0，得到混合物E (粗产品)；9)将步骤8)得到的混合物E用无水乙醇沉淀，洗去小分子有机物，再有水洗，得较为纯净的产物，干燥(50°C真空干燥箱中干燥至恒重)，粉碎，得到阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂(产品)。将淀粉和本实施例的阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂(产品)分别与溴化钾压片，做红外光谱分析。淀粉、尿素和产品红外光谱图见图1 淀粉在575. 9cm”\765. lcm”\860. Tcm1 和 3396. OcnT1 为特征峰-CH2-和-OH-对应的波长。尿素在1682. 6CHT1处有酰胺特征峰，3444. OcnT1和3347. 6cm”1处有N-H的伸缩振动峰，以及1460. ScnT1处的特征吸收。阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂(产品)在3375. 3cm”1处有-OH和-NH伸缩振动、在858. 3cm”1处有对亚甲基醚键特征吸收和1259. 2cm—1处C-N-H振动产生的酰胺III谱带。结果表明尿素与淀粉成功接枝。絮凝效果实验1)配制0. 5wt %浓度的膨润土悬浮液IOOml，共5份；2)精确称取0. 200g阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂(产品)，共4份；3)在同一搅拌速度下，每间隔Imin向膨润土悬浮液中加入阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂1份，搅拌时间为Imin的编号Umin的编号2，^iin的编号3，^iin的编号 4，对照搅拌lmin，编号CK ；4)搅拌完毕后，同时转入IOOml量瓶内，静置，每间隔一定时间拍照；5)比较水处理剂的效果以及搅拌时间的影响。水处理剂的絮凝图见图2 水处理剂在Imin的搅拌时间就有明显的絮凝效果，在 2min时即出现明显的絮凝界面，在^iin时澄清液体体积已达80_8&ι1。在8min时澄清体积为82-8;3ml，在20min时，对照未出现界面，而处理的澄清体积在83. 5ml左右。搅拌时间对絮凝效果影响不明显。结果表明阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂有较好的絮凝效果。实施例2 制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，它包括如下步骤1)原料的选取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩尔比=1:1:1: 1，选取淀粉、尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的质量比=9 1，选取水，备用；2)取淀粉和水搅勻，升温至90°C，保温5分钟，将淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液调节步骤2)得到的淀粉糊的pH为9. 5，得到调节pH值后的淀粉糊；4)向调节pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)将步骤4)得到的混合物A升温至95°C，保温lh，然后用甲酸调节pH为8，得到混合物B ；6)向步骤5)得到的混合物B中加入甲醛，温度降至90°C，保温30min，得到混合物 C；7)将步骤6)得到的混合物C降温至50°C，加入二甲胺，反应汕，得到混合物D;8)将混合物D用盐酸中和至pH为6. 5，得到混合物E ；9)将步骤8)得到的混合物E干燥，得到阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂。絮凝效果实验1)配制0. 5wt %浓度的膨润土悬浮液IOOml，共5份；2)精确称取0. 200g阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂(产品)，共4份；3)在同一搅拌速度下，每间隔Imin向膨润土悬浮液中加入阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂1份，搅拌时间为Imin的编号Umin的编号2，^iin的编号3，^iin的编号 4，对照搅拌lmin，编号CK;4)搅拌完毕后，同时转入IOOml量瓶内，静置，每间隔一定时间拍照；5)比较絮凝剂的效果以及搅拌时间的影响。絮凝剂在Imin的搅拌时间就有明显的絮凝效果，在aiiin时即出现明显的絮凝界面，在^iin时澄清液体体积已达80-8&ι1。在8min时澄清体积为82_8;3ml，在20min时，对照未出现界面，而处理的澄清体积在83. 5ml左石。搅拌时间对絮凝效果影响不明显。结果表明阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂有较好的絮凝效果。实施例3 制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，它包括如下步骤1)原料的选取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩尔比=1:1:1: 1，选取淀粉、尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的质量比=9 1，选取水，备用；2)取淀粉和水搅勻，升温至90°C，保温20分钟，将淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液调节步骤2)得到的淀粉糊的pH为11，得到调节pH值后的淀粉糊；4)向调节pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)将步骤4)得到的混合物A升温至97。C，保温2h，然后用甲酸或盐酸调节pH为 9，得到混合物B;6)向步骤5)得到的混合物B中加入甲醛，温度降至95°C，保温60min，得到混合物 C；7)将步骤6)得到的混合物C降温至55°C，加入二甲胺，反应釙，得到混合物D;8)将混合物D用盐酸中和至pH为7. 0，得到混合物E ；9)将步骤8)得到的混合物E干燥，得到阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂。絮凝效果实验1)配制0. 5wt %浓度的膨润土悬浮液IOOml，共5份；2)精确称取0. 200g阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂(产品)，共4份；3)在同一搅拌速度下，每间隔Imin向膨润土悬浮液中加入阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂1份，搅拌时间为Imin的编号Umin的编号2，^iin的编号3，^iin的编号 4，对照搅拌lmin，编号CK;4)搅拌完毕后，同时转入IOOml量瓶内，静置，每间隔一定时间拍照；5)比较絮凝剂的效果以及搅拌时间的影响。絮凝剂在Imin的搅拌时间就有明显的絮凝效果，在aiiin时即出现明显的絮凝界面，在^iin时澄清液体体积已达80-8&ι1。在8min时澄清体积为82_8;3ml，在20min时，对照未出现界面，而处理的澄清体积在83. 5ml左右。搅拌时间对絮凝效果影响不明显。结果表明阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂有较好的絮凝效果。
权利要求
1.制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，其特征在于它包括如下步骤1)原料的选取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩尔比=1:1:1:1，选取淀粉、 尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的质量比=9 1，选取水，备用；2)取淀粉和水搅勻，升温至90°C，保温5-20分钟，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液调节步骤2)得到的淀粉糊的pH为9.0_11，得到调节pH值后的淀粉糊；4)向调节pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A；5)将步骤4)得到的混合物A升温至95-97°C，保温1-池，然后用甲酸或盐酸调节pH为 8-9，得到混合物B ；6)向步骤5)得到的混合物B中加入甲醛，温度降至90-95°C，保温30-60min，得到混合物C ；7)将步骤6)得到的混合物C降温至50-55°C，加入二甲胺，反应3- ，得到混合物D;8)将混合物D用盐酸中和至pH为6.5-7. 0，得到混合物E ；9)将步骤8)得到的混合物E干燥，得到阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂。
2.根据权利要求1所述的制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，其特征在于所述NaOH水溶液的浓度为10-30wt%。
3.根据权利要求1所述的制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，其特征在于所述甲酸的浓度为10-30wt%。
4.根据权利要求1所述的制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，其特征在于所述盐酸的浓度为10-30wt%。
全文摘要
本发明涉及一种阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的制备方法。制备阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂的方法，其特征在于它包括如下步骤1)原料的选取按淀粉∶尿素∶甲醛∶二甲胺的摩尔比＝1∶1∶1∶1，按水∶淀粉的质量比＝9∶1，选取原料；2)取淀粉和水搅匀，得到淀粉糊；3)调节pH，得到调节pH值后的淀粉糊；4)加入尿素，得到混合物A；5)升温至95-97℃，保温1-2h，调节pH，得到混合物B；6)加入甲醛，得到混合物C；7)降温至50-55℃，加入二甲胺，反应3-5h，得到混合物D；8)将混合物D用盐酸中和至pH为6.5-7.0，得到混合物E；9)将步骤8)得到的混合物E干燥，得到阳离子化氨基甲酸酯淀粉水处理剂。该方法制备的水处理剂有较好的絮凝效果。
文档编号C02F1/54GK102225801SQ20111009783
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者夏和舟, 廖涛, 李新, 熊光权, 程薇, 耿胜荣, 陈玉霞 申请人:湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所
