【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于蓝藻处理，具体涉及一种改性阳离子淀粉基絮凝剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、打捞后的蓝藻进行絮凝调理脱水，是实际应用中解决蓝藻水华问题最常见的方法。目前普遍采用集中式藻水分离站处理高浓藻水，大多数藻水分离站采用“絮凝沉降+气浮分离”的工艺，依次在气浮和叠螺之前两次投加传统商用絮凝剂(聚丙烯酰胺和聚合氯化铝)，以实现藻-水的分离和蓝藻的浓缩。常规絮凝材料的两次投加会导致藻泥中药剂残留量高、灰分高，且残留的丙烯酰胺单体和铝离子具有毒性，极大地限制了藻泥的资源化利用。因此，开发绿色环保、经济高效的蓝藻调理脱水方法，成为了一种迫切的现实需求。
2、天然高分子絮凝剂由于原材料来源自然、安全无毒而备受关注。目前，国内外已对各种天然高分子絮凝剂的开发利用与生产无毒絮凝剂进行了一系列的探索，发现壳聚糖、淀粉和植物单宁等一系列的天然物质具备絮凝蓝藻的能力。其中，淀粉由于具有众多的表面活性基团和长链结构，是最适合用于环保型絮凝剂的天然骨架之一。研究表明，改性后的阳离子淀粉基絮凝剂可通过电中和与粘结架桥等作用聚集藻细胞使其沉降，能够在较广的ph范围内维持对蓝藻的高絮凝效率，且有着良好的生物可降解性。因此选择天然的玉米淀粉作为制备生物基絮凝剂的阳离子改性材料。
3、若制备改性阳离子淀粉基絮凝剂调理蓝藻絮凝脱水，不仅可以通过在气浮前一步投加絮凝剂达到调理蓝藻絮凝脱水的效果，节约处理成本，浓缩后的气浮水及压滤后的尾水中总氮、藻毒素等含量符合排放标准，还能有效减少藻泥中的灰分和药剂残留，改善藻泥品质，有利于实现藻泥的
技术实现思路
1、解决的技术问题：本专利技术提供一种改性阳离子淀粉基絮凝剂及其制备方法和应用，通过一步投加改性阳离子淀粉基絮凝剂绿色调理蓝藻絮凝脱水，改善脱水后藻泥的品质，推动蓝藻的资源化安全利用。
2、技术方案：一种改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：s1：将淀粉分散在超纯水中，水浴加热并搅拌，加入氢氧化钠碱化后，淀粉与氢氧化钠的质量比为(2-6):1，得到第一混合液；s2：将3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液加入第一混合液中，淀粉与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:(0.5～2)，在水浴加热并搅拌的条件下继续反应，得到第二混合液；s3：反应结束后，将第二混合液冷却至室温，用盐酸溶液调节ph6-8，得到絮凝剂母液；s4：将絮凝剂母液倒入沉淀剂中，所述絮凝剂母液与沉淀剂的体积比为1:(5～50)，沉淀，洗涤，过滤，干燥至恒重，得到粗产物；s5：干燥后的粗产物用研钵研磨成粉状，用索式提取器连续进行抽提，得到的产物用丙酮洗涤，干燥后得到改性阳离子淀粉基絮凝剂。
3、优选的，上述步骤s1中，淀粉为2～8万分子量的玉米淀粉；淀粉与氢氧化钠的质量比为3:1；水浴加热温度为60～70℃，搅拌速率为100～500r/min，碱化反应0.5～2h。
4、优选的，上述步骤s2中，淀粉与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为2:3；水浴加热温度为60～70℃，搅拌速率为100～500r/min，反应4～8h。
5、优选的，上述步骤s3中，所述使用的盐酸溶液为10wt.％-37wt.％的盐酸溶液，调节第二混合液ph至中性。
6、优选的，上述步骤s4中，所述使用的沉淀剂为无水乙醇或丙酮，所述絮凝剂母液与沉淀剂的体积比为1:10；所述干燥条件为60～70℃真空干燥。
7、优选的，上述步骤s5中，所述索式提取器抽提时间为8h，60～70℃恒温干燥2h。
8、上述方法制得的改性阳离子淀粉基絮凝剂。
9、上述改性阳离子淀粉基絮凝剂在蓝藻脱水中的应用。
10、上述应用步骤为：s1：打捞新鲜未脱水的太湖蓝藻，配合湖水调整其初始含水率，加入平流式加压气浮设备中；s2：将改性阳离子淀粉基絮凝剂溶解在超纯水中，充分搅拌直至溶液澄清透明，将其倒入加药罐中；s3：运行平流式加压气浮设备，调整加药罐参数以控制改性阳离子淀粉基絮凝剂的投加量，持续搅拌使蓝藻与絮凝剂充分混合，藻-水分离后得到藻渣和气浮水；s4：将s3中浓缩的蓝藻藻渣送至薄层高压压榨设备，不再额外投加絮凝剂，深度脱水后得到藻泥。
11、上述步骤s1中，所述藻水的初始含水率为99.75％；步骤s3中，所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的投加量为0.01-0.05kg/t藻水，搅拌速率为10-90r/min，水力停留时间为3-11min；步骤s4中，所述压滤机的设定压力为4-10mpa，压榨时间为2-3h。
12、有益效果：(1)本专利技术制备的改性阳离子淀粉基絮凝剂溶解性良好，易于充分分散在藻水中，具有良好的亲和性，绿色环保，生物可降解率最高可达99％，可通过一步投加有效改善蓝藻絮凝脱水效果。(2)本专利技术所使用的改性阳离子淀粉基絮凝剂通过一步投加调理蓝藻絮凝后的藻渣含水率可降至93.6％，絮体大而紧实，气浮水与尾水中的总氮和藻毒素含量均可达到排放标准。(3)本专利技术所述的改性阳离子淀粉基絮凝剂调理蓝藻絮凝后的藻渣，进一步经过薄层高压压榨脱水，得到的藻泥含水率可降至45％，且藻泥中的灰分和药剂残留明显减少，藻泥品质得到改善，有利于实现藻泥的资源化安全利用。
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1.一种改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将淀粉分散在超纯水中，水浴加热并搅拌，加入氢氧化钠碱化后，淀粉与氢氧化钠的质量比为（2-6）:1，得到第一混合液；S2：将3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液加入第一混合液中，淀粉与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:(0.5~2)，在水浴加热并搅拌的条件下继续反应，得到第二混合液；S3：反应结束后，将第二混合液冷却至室温，用盐酸溶液调节pH6-8，得到絮凝剂母液；S4：将絮凝剂母液倒入沉淀剂中，所述絮凝剂母液与沉淀剂的体积比为1:(5~50)，沉淀，洗涤，过滤，干燥至恒重，得到粗产物；S5：干燥后的粗产物用研钵研磨成粉状，用索式提取器连续进行抽提，得到的产物用丙酮洗涤，干燥后得到改性阳离子淀粉基絮凝剂。
2.根据权利要求1所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，淀粉为2~8万分子量的玉米淀粉；淀粉与氢氧化钠的质量比为3:1；水浴加热温度为60~70 ℃，搅拌速率为100~500 r/min，碱化反应0.5~2 h。
3.根据权利要求1所述改性阳离子淀
4.根据权利要求1所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述使用的盐酸溶液为10wt.%-37wt.%的盐酸溶液，调节第二混合液pH至中性。
5.根据权利要求1所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述使用的沉淀剂为无水乙醇或丙酮，所述絮凝剂母液与沉淀剂的体积比为1:10；所述干燥条件为60~70 ℃真空干燥。
6.根据权利要求1所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述索式提取器抽提时间为8 h，60~70 ℃恒温干燥2 h。
7.权利要求1-6任一所述方法制得的改性阳离子淀粉基絮凝剂。
8.权利要求7所述改性阳离子淀粉基絮凝剂在蓝藻脱水中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：S1：打捞新鲜未脱水的太湖蓝藻，配合湖水调整其初始含水率，加入平流式加压气浮设备中；S2：将改性阳离子淀粉基絮凝剂溶解在超纯水中，充分搅拌直至溶液澄清透明，将其倒入加药罐中；S3：运行平流式加压气浮设备，调整加药罐参数以控制改性阳离子淀粉基絮凝剂的投加量，持续搅拌使蓝藻与絮凝剂充分混合，藻-水分离后得到藻渣和气浮水；S4：将S3中浓缩的蓝藻藻渣送至薄层高压压榨设备，不再额外投加絮凝剂，深度脱水后得到藻泥。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，步骤S1中，所述藻水的初始含水率为99.75 %；步骤S3中，所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的投加量为0.01-0.05 kg/t藻水，搅拌速率为10-90 r/min，水力停留时间为3-11 min；步骤S4中，所述压滤机的设定压力为4-10Mpa，压榨时间为2-3 h。
...【技术特征摘要】
1.一种改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：将淀粉分散在超纯水中，水浴加热并搅拌，加入氢氧化钠碱化后，淀粉与氢氧化钠的质量比为（2-6）:1，得到第一混合液；s2：将3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液加入第一混合液中，淀粉与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:(0.5~2)，在水浴加热并搅拌的条件下继续反应，得到第二混合液；s3：反应结束后，将第二混合液冷却至室温，用盐酸溶液调节ph6-8，得到絮凝剂母液；s4：将絮凝剂母液倒入沉淀剂中，所述絮凝剂母液与沉淀剂的体积比为1:(5~50)，沉淀，洗涤，过滤，干燥至恒重，得到粗产物；s5：干燥后的粗产物用研钵研磨成粉状，用索式提取器连续进行抽提，得到的产物用丙酮洗涤，干燥后得到改性阳离子淀粉基絮凝剂。
2.根据权利要求1所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，淀粉为2~8万分子量的玉米淀粉；淀粉与氢氧化钠的质量比为3:1；水浴加热温度为60~70 ℃，搅拌速率为100~500 r/min，碱化反应0.5~2 h。
3.根据权利要求1所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，淀粉与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为2:3；水浴加热温度为60~70 ℃，搅拌速率为100~500 r/min，反应4~8h。
4.根据权利要求1所述改性阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述使用的盐酸溶液为10wt.%-37wt.%的盐酸溶液，调节第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：边博，李泳泽，张润豪，田甘沛，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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