專利名稱：制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理劑技術領域，具體涉及一種陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的制備方法。
背景技術：
自然界中含淀粉的天然碳水化合物產量達5000億萬噸，是人類可以取用的最豐富的有機資源。淀粉分子具有多個羥基，通過這些羥基的交聯(lián)、接枝共聚和醚化反應，制備改性淀粉水處理劑[詹亞力郭紹輝呂榮湖.綠色試劑淀粉改性水處理劑的研究與應用.高分子材料科學與工程.2003，19 (5) :14-18]。目前國內外陽離子改性淀粉水處理劑主要有丙烯酰胺為主要單體的和銨類陽離子淀粉。此類水處理劑在長期的應用階段也出現(xiàn)了不少問題，如絮凝劑制備過程中使用多種重金屬作為引發(fā)劑，尤其是丙烯酰胺類絮凝劑，存在制備及絮凝過程中的二次污染問題，因此，開發(fā)綠色、高效水處理劑意義重大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，該方法制備的水處理劑有較好的絮凝效果。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料的選取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩爾比=1:1:1: 1，選取淀粉、尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的質量比=9 1，選取水，備用；2)取淀粉和水攪勻，升溫至90°C，保溫5-20分鐘，將淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液調節(jié)步驟2)得到的淀粉糊的pH為9. 0_11，得到調節(jié)pH值后的淀粉糊；4)向調節(jié)pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)將步驟4)得到的混合物A升溫至95-97°C，保溫l_2h，然后用甲酸或鹽酸調節(jié) PH為8-9，得到混合物B ；6)向步驟5)得到的混合物B中加入甲醛，溫度降至90-95°C，保溫30-60min，得到混合物C ；7)將步驟6)得到的混合物C降溫至50_55°C，加入二甲胺，反應3_5h，得到混合物 D ；8)將混合物D用鹽酸中和至pH為6. 5-7. 0，得到混合物E ；9)將步驟8)得到的混合物E干燥，得到陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑。所述的淀粉尿素甲醛二甲胺的摩爾比=1:1:1: 1，該配比可提高淀粉分子上單體的接枝率。所述NaOH水溶液的濃度為10_30wt%。所述甲酸的濃度為10_30wt%。所述鹽酸的濃度為10-30wt%。
本發(fā)明的有益效果是該方法制備的水處理劑有較好的絮凝效果，投藥劑量在 10mg/L濃度下，對pH在7左右的0. 5wt%膨潤土懸浮液有很好的絮凝效果，絮凝^iin時可澄清80%體積的懸浮液。本發(fā)明可用于自來水處理及生活污水、紡織污水、工業(yè)污水等多行業(yè)污水凈化和循環(huán)使用，替代現(xiàn)有丙烯酰胺類水處理劑，為我國水環(huán)境凈化行業(yè)提供新產品。


圖1是陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的紅外光譜圖。圖2是陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑對膨潤土懸浮液的絮凝效果圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1 制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，它包括如下步驟1)原料的選取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩爾比=1:1:1: 1，按水 淀粉的質量比=9 1，選取IOg淀粉、4. 07g尿素、6.8ml甲醛、11. Oml 二甲胺和90ml水 (蒸餾水)，備用；2)在一個裝有電動攪拌、水冷凝和恒溫水浴的四口圓底燒瓶中，取淀粉和水(蒸餾水)攪勻，升溫至90°C，保溫10分鐘，將淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用濃度為IOwt %、0. Iml的NaOH水溶液調節(jié)步驟2)得到的淀粉糊的pH為9. 5， 得到調節(jié)PH值后的淀粉糊；4)向調節(jié)pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)將步驟4)得到的混合物A升溫至97°C，保溫2h，然后用濃度為30wt%、0. Iml 的甲酸調節(jié)PH為8，得到混合物B ；6)向步驟5)得到的混合物B中加入甲醛，溫度降至95°C，保溫30min，得到混合物 C；7)將步驟6)得到的混合物C降溫至55°C，加入11. Oml 二甲胺，反應4h，得到混合物D ；8)將混合物D用鹽酸中和至pH為7. 0，得到混合物E (粗產品)；9)將步驟8)得到的混合物E用無水乙醇沉淀，洗去小分子有機物，再有水洗，得較為純凈的產物，干燥(50°C真空干燥箱中干燥至恒重)，粉碎，得到陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑(產品)。將淀粉和本實施例的陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑(產品)分別與溴化鉀壓片，做紅外光譜分析。淀粉、尿素和產品紅外光譜圖見圖1 淀粉在575. 9cm"\765. lcm"\860. Tcm1 和 3396. OcnT1 為特征峰-CH2-和-OH-對應的波長。尿素在1682. 6CHT1處有酰胺特征峰，3444. OcnT1和3347. 6cm"1處有N-H的伸縮振動峰，以及1460. ScnT1處的特征吸收。陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑(產品)在3375. 3cm"1處有-OH和-NH伸縮振動、在858. 3cm"1處有對亞甲基醚鍵特征吸收和1259. 2cm—1處C-N-H振動產生的酰胺III譜帶。結果表明尿素與淀粉成功接枝。絮凝效果實驗1)配制0. 5wt %濃度的膨潤土懸浮液IOOml，共5份；2)精確稱取0. 200g陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑(產品)，共4份；3)在同一攪拌速度下，每間隔Imin向膨潤土懸浮液中加入陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑1份，攪拌時間為Imin的編號Umin的編號2，^iin的編號3，^iin的編號 4，對照攪拌lmin，編號CK ；4)攪拌完畢后，同時轉入IOOml量瓶內，靜置，每間隔一定時間拍照；5)比較水處理劑的效果以及攪拌時間的影響。水處理劑的絮凝圖見圖2 水處理劑在Imin的攪拌時間就有明顯的絮凝效果，在 2min時即出現(xiàn)明顯的絮凝界面，在^iin時澄清液體體積已達80_8&ι1。在8min時澄清體積為82-8;3ml，在20min時，對照未出現(xiàn)界面，而處理的澄清體積在83. 5ml左右。攪拌時間對絮凝效果影響不明顯。結果表明陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑有較好的絮凝效果。實施例2 制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，它包括如下步驟1)原料的選取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩爾比=1:1:1: 1，選取淀粉、尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的質量比=9 1，選取水，備用；2)取淀粉和水攪勻，升溫至90°C，保溫5分鐘，將淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液調節(jié)步驟2)得到的淀粉糊的pH為9. 5，得到調節(jié)pH值后的淀粉糊；4)向調節(jié)pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)將步驟4)得到的混合物A升溫至95°C，保溫lh，然后用甲酸調節(jié)pH為8，得到混合物B ；6)向步驟5)得到的混合物B中加入甲醛，溫度降至90°C，保溫30min，得到混合物 C；7)將步驟6)得到的混合物C降溫至50°C，加入二甲胺，反應汕，得到混合物D;8)將混合物D用鹽酸中和至pH為6. 5，得到混合物E ；9)將步驟8)得到的混合物E干燥，得到陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑。絮凝效果實驗1)配制0. 5wt %濃度的膨潤土懸浮液IOOml，共5份；2)精確稱取0. 200g陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑(產品)，共4份；3)在同一攪拌速度下，每間隔Imin向膨潤土懸浮液中加入陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑1份，攪拌時間為Imin的編號Umin的編號2，^iin的編號3，^iin的編號 4，對照攪拌lmin，編號CK;4)攪拌完畢后，同時轉入IOOml量瓶內，靜置，每間隔一定時間拍照；5)比較絮凝劑的效果以及攪拌時間的影響。絮凝劑在Imin的攪拌時間就有明顯的絮凝效果，在aiiin時即出現(xiàn)明顯的絮凝界面，在^iin時澄清液體體積已達80-8&ι1。在8min時澄清體積為82_8;3ml，在20min時，對照未出現(xiàn)界面，而處理的澄清體積在83. 5ml左石。攪拌時間對絮凝效果影響不明顯。結果表明陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑有較好的絮凝效果。實施例3 制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，它包括如下步驟1)原料的選取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩爾比=1:1:1: 1，選取淀粉、尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的質量比=9 1，選取水，備用；2)取淀粉和水攪勻，升溫至90°C，保溫20分鐘，將淀粉糊化，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液調節(jié)步驟2)得到的淀粉糊的pH為11，得到調節(jié)pH值后的淀粉糊；4)向調節(jié)pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A ；5)將步驟4)得到的混合物A升溫至97。C，保溫2h，然后用甲酸或鹽酸調節(jié)pH為 9，得到混合物B;6)向步驟5)得到的混合物B中加入甲醛，溫度降至95°C，保溫60min，得到混合物 C；7)將步驟6)得到的混合物C降溫至55°C，加入二甲胺，反應釙，得到混合物D;8)將混合物D用鹽酸中和至pH為7. 0，得到混合物E ；9)將步驟8)得到的混合物E干燥，得到陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑。絮凝效果實驗1)配制0. 5wt %濃度的膨潤土懸浮液IOOml，共5份；2)精確稱取0. 200g陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑(產品)，共4份；3)在同一攪拌速度下，每間隔Imin向膨潤土懸浮液中加入陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑1份，攪拌時間為Imin的編號Umin的編號2，^iin的編號3，^iin的編號 4，對照攪拌lmin，編號CK;4)攪拌完畢后，同時轉入IOOml量瓶內，靜置，每間隔一定時間拍照；5)比較絮凝劑的效果以及攪拌時間的影響。絮凝劑在Imin的攪拌時間就有明顯的絮凝效果，在aiiin時即出現(xiàn)明顯的絮凝界面，在^iin時澄清液體體積已達80-8&ι1。在8min時澄清體積為82_8;3ml，在20min時，對照未出現(xiàn)界面，而處理的澄清體積在83. 5ml左右。攪拌時間對絮凝效果影響不明顯。結果表明陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑有較好的絮凝效果。
權利要求
1.制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料的選取按淀粉尿素甲醛二甲胺的摩爾比=1:1:1:1，選取淀粉、 尿素、甲醛和二甲胺，按水淀粉的質量比=9 1，選取水，備用；2)取淀粉和水攪勻，升溫至90°C，保溫5-20分鐘，得到淀粉糊；3)用NaOH水溶液調節(jié)步驟2)得到的淀粉糊的pH為9.0_11，得到調節(jié)pH值后的淀粉糊；4)向調節(jié)pH值后的淀粉糊中加入尿素，混勻，得到混合物A；5)將步驟4)得到的混合物A升溫至95-97°C，保溫1-池，然后用甲酸或鹽酸調節(jié)pH為 8-9，得到混合物B ；6)向步驟5)得到的混合物B中加入甲醛，溫度降至90-95°C，保溫30-60min，得到混合物C ；7)將步驟6)得到的混合物C降溫至50-55°C，加入二甲胺，反應3- ，得到混合物D;8)將混合物D用鹽酸中和至pH為6.5-7. 0，得到混合物E ；9)將步驟8)得到的混合物E干燥，得到陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑。
2.根據權利要求1所述的制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，其特征在于所述NaOH水溶液的濃度為10-30wt%。
3.根據權利要求1所述的制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，其特征在于所述甲酸的濃度為10-30wt%。
4.根據權利要求1所述的制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，其特征在于所述鹽酸的濃度為10-30wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的制備方法。制備陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑的方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料的選取按淀粉∶尿素∶甲醛∶二甲胺的摩爾比＝1∶1∶1∶1，按水∶淀粉的質量比＝9∶1，選取原料；2)取淀粉和水攪勻，得到淀粉糊；3)調節(jié)pH，得到調節(jié)pH值后的淀粉糊；4)加入尿素，得到混合物A；5)升溫至95-97℃，保溫1-2h，調節(jié)pH，得到混合物B；6)加入甲醛，得到混合物C；7)降溫至50-55℃，加入二甲胺，反應3-5h，得到混合物D；8)將混合物D用鹽酸中和至pH為6.5-7.0，得到混合物E；9)將步驟8)得到的混合物E干燥，得到陽離子化氨基甲酸酯淀粉水處理劑。該方法制備的水處理劑有較好的絮凝效果。
文檔編號C02F1/54GK102225801SQ20111009783
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權日2011年4月19日
發(fā)明者夏和舟, 廖濤, 李新, 熊光權, 程薇, 耿勝榮, 陳玉霞 申請人:湖北省農業(yè)科學院農產品加工與核農技術研究所