壳聚糖接枝共聚高分子絮凝剂CAS的合成_程建华

SynthesisofchitosangraftedcopolymerflocculantCASChengJianhua,HuYongyou,XieLei(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)壳聚糖接枝共聚高分子絮凝剂CAS的合成程建华,胡勇有,谢磊(华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510640)[摘要]以壳聚糖、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯季铵盐为原料通过三元聚合反应合成了壳聚糖接枝共聚高分子絮凝剂;采用自由基氧化-还原反应,选用过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂,添加助剂A,得到最佳合成工艺为:引发剂用量为单体总量的0.3%、反应温度50～60℃、反应时间3～3.5h,EDTA-2Na的用量为300～350mg/L,助剂A的用量为400mg/L。[关键词]壳聚糖;接枝;絮凝剂[中图分类号]TQ314.253[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2008)09-0030-04Abstract:Chitosangraftternarypolymerizationflocculantshasbeensynthesizedsuccessfullywithchitosan,acrylamideandethylacrylatequaternaryammoniumsalt(SMC).Theternarypolymerizationflocculantsisalsonamedchitosanacrylamideethylacrylatequaternaryammoniumsalt(CAS).Freeradicaloxidation-reductionreactionisused.Ammoniumperoxosulfuricacidandsodiumhydrogensulfiteareusedasinitiators.AddassistantAin.Theoptimumreactionconditionsareasfollows:initiatordosageis0.3%ofthetotalmonomers,reactionstemperature50~60℃,reactiontime3to3.5,EDTA-2Nadosage300-350mg/L,andassistantAdosage400mg/L.Keywords:chitosan;graft;flocculant壳聚糖结构单元上具有—OH和—NH2基团,使它具有一定的反应活性,在其葡胺糖单元上接枝乙烯基单体或其他单体,合成半聚合物多糖,形成以天然聚合物为主链和以合成聚合物为侧链的半合成聚合物,已成为壳聚糖接枝研究领域的热点〔1〕。目前主要的接枝方法有化学法〔2〕、射线辐射法和机械法。其中化学法和辐射法最为常见,而机械法还未见有报道〔3〕。笔者采用化学法中自由基引发接枝的方法〔4,5〕,选用壳聚糖(CTS)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸乙酯季铵盐(SMC)为原料,通过三元共聚和反应得到高分子絮凝剂CAS,将它应用于污水的处理,目的是使高分子絮凝剂CAS既具有很好的水溶性、较高的分子质量,又具有一定的电荷密度,改善了壳聚糖应用于水处理的某些缺点,增加了药剂的絮凝净化能力。1实验部分1.1实验材料丙烯酰胺,亚硫酸氢钠,分析级,广州化学试剂厂;过硫酸铵,分析级,汕头化学试剂厂;丙烯酸乙酯季铵盐,工业级,日本三井株式社;非离子表面活性剂,工业级,美国DOW化学公司。1.2实验方法1.2.1接枝高分子絮凝剂CAS的合成步骤称取实验室制备壳聚糖和乙酸各2.0g,加入96g水中,配成质量分数为2%的壳聚糖乙酸溶液,装入带有温度计、冷凝管和搅拌棒的四口烧瓶中,搅拌使其溶解完全,通氮气30min除氧后,加入一定量的SMC和丙烯酰胺,加入一定量过硫酸铵-亚硫酸钠引发剂和其他助剂,按照每15min滴加一次分三次滴加完全,另加入少量的EDTA-2Na助剂以螯第28卷第9期2008年9月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.28No.9Sep.,200830合金属离子的影响,在40~60℃下,反应2.5~4h,得到黏稠状透明液体,待反应体系降温至室温后出料,即为合成的壳聚糖接枝高分子絮凝剂CAS。1.2.2接枝高分子絮凝剂CAS的分离将反应后的料液用碳酸氢钠调节pH为10左右,然后加入无水乙醇处理得白色沉淀物,经多次洗涤到中性,用丙酮在索氏抽提器中抽提12h,除去均聚物,过滤,滤饼用水洗净后放入真空干燥箱内干燥8h,温度60℃,真空度0.09MPa,得到壳聚糖接枝聚合物CAS和未反应的壳聚糖,再将此混合物用质量分数为2.0%的