壳聚糖树脂生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及壳聚糖树脂生产系统领域，尤其是涉及一种壳聚糖树脂生产系统及生产方法。

背景技术

随着工业的快速发展,工业废水中的重金属和有机污染物导致的环境污染越来越严重,水污染的防控对于政府和相关部门也越来越重视。特别的,为了有效去除工业废水中超标的重金属污染,吸附法作为一种简单有效的方法得到最为广泛的应用。作为吸附法最重要的一个环节,就是吸附材料的开发和使用。如今废旧润滑油大量存在。吸附剂使用后不能再生，产生二次污染。壳聚糖吸附酸、硫能力强，吸附后混合物分离相对容易。

在众多的吸附材料中,壳聚糖类吸附材料的研发受到了普遍的关注,这主要是基于以下三大优势:1)从化合物的结构上来看,壳聚糖是氨基多糖类聚合物,分子内含有大量的氨基和羟基等络合位点(特别是其中含有的氨基),可以与金属离子等形成稳定的整合物,因此对金属离子等表现出高的吸附容量;2)从经济成本来看,壳聚糖是甲壳素在碱性条件下脱乙酰基后的产物,其原料甲壳素是含量仅次于纤维素的第二大多糖,主要来源于水产品加工废料,例如吃完龙虾和螃蟹的虾壳蟹壳等,因此,壳聚糖具有来源广泛和生产成本低的巨大优势;3壳聚糖具有无毒、可生物降解和可再生的优点,是理想的环保材料。此外，氨基和羟基有良好的反应活性,可以根据需要进行化学改性,开发性能更优异的吸附材料。但是,未经过化学改性的壳聚糖是线性的柔软的高分子聚合物,在酸性介质中往往会因分子中的-NHz氨基质子化(-NHs)而使其水溶性提高,易造成吸附剂的流失,稳定性较差;同时,壳聚糖还具有机械性能不好和孔隙率低的缺点。这些都限制了壳聚糖的应用。因此,为了克服这些不利条件,可以从壳聚糖类材料的化学性质(分子结构的交联度和功能基的种类、数目及密度)和物理性质(粒径、孔隙率和比表面积)两方面进行改性研究。

中国专利“CN112058243A” 一种壳聚糖改性的脱硫吸附剂的制备方法及其在变压器油处理中的应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备中间体羟丙基三甲基氯化铵，(2)纳米载铜吸附剂的制备，(3)壳聚糖钠盐的制备，(4)壳聚糖对纳米载铜吸附剂的改性。它包含壳聚糖与 XDK 混合后冷冻，需要零下 80 摄氏度，生产条件不好，这样生产出来的固体容易碎，与油混合吸附后也难以分离。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种壳聚糖树脂生产系统及生产方法，解决吸附剂使用后不能再生，生产条件不好，这样生产出来的固体容易碎，与油混合吸附后也难以分离的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种壳聚糖树脂生产系统，包括XDK 吸附剂罐、聚乙二醇储存罐和壳聚糖罐，XDK 吸附剂罐、聚乙二醇储存罐和壳聚糖罐分别与第一搅拌装置连接，第一搅拌装置与交联反应池连接，还设有氢氧化钠罐、无水乙醇溶液罐和环氧氯丙烷，氢氧化钠罐、无水乙醇溶液罐和环氧氯丙烷与交联反应池连接，交联反应池与固化池连接，固化池通过洗涤机与浸泡池连接，浸泡池与干燥池连接。

优选方案中，还设有石油醚罐和三乙烯四胺罐，石油醚罐和三乙烯四胺罐与固化池连接。

优选方案中，干燥池与粉末制造机连接，粉末制造机出料口与收集箱连接。

优选方案中，壳聚糖罐通过皮带秤与输送机连接，输送机与第一搅拌装置连接。

优选方案中，第一搅拌装置通过输送泵与第一微波装置连接，第一微波装置与交联反应池连接。

优选方案中，氢氧化钠罐和无水乙醇溶液罐分别与第三搅拌装置连接，第三搅拌装置与交联反应池连接。

优选方案中，氢氧化钠罐和无水乙醇溶液罐分别与第二搅拌装置连接，第二搅拌装置与交联反应池连接。

优选方案中，氢氧化钠罐和无水乙醇溶液罐分别与固化池连接，固化池与第二微波装置连接。

优选方案中，无水乙醇溶液罐与洗涤机连接，氢氧化钠罐与浸泡池连接；

交联反应池、固化池和浸泡池内部均设有提升装置和搅拌叶。

该生产方法包括：

S1、XDK吸附剂罐内部XDK吸附剂通过带有计量的输药泵输送到第一搅拌装置，壳聚糖罐内部壳聚糖通过皮带秤称重后由输送机输送到第一搅拌装置内部混合；

S2、混合后，聚乙二醇储存罐内部PEG2000溶液通过带有计量的输药泵输送到第一搅拌装置内部再次混合；

S3、第一搅拌装置内部物料通过输送泵输送到第一微波装置内部，微波预交联4-8min，再将微波预交联的溶液输送到交联反应池内部；

S4、无水乙醇溶液罐内部无水乙醇溶液输送到第三搅拌装置内部，将氢氧化钠罐内部氢氧化钠输送到第三搅拌装置内部搅拌，弃去油相和水相，得到产物(Ⅰ)，产物(Ⅰ)输送到交联反应池内部；

S5、环氧氯丙烷内部环氧氯丙烷输送到第二搅拌装置内部，将无水乙醇溶液罐内部无水乙醇溶液输送到第二搅拌装置内部搅拌，无水乙醇溶解适量的环氧氯丙烷，调节 pH为 9-10，第二搅拌装置内部溶液输送到交联反应池内部；

S6、交联反应池内部混合交联得到产物固体(Ⅱ)，产物固体(Ⅱ)通过提升装置输送到固化池内部，石油醚罐内部的石油醚和无水乙醇溶液罐内部的无水乙醇溶清除产物固体(Ⅱ) 残留的有机物；

S7、氢氧化钠罐内部氢氧化钠罐再加入到固化池内部搅拌反应，三乙烯四胺罐内部三乙烯四胺加入到固化池内部搅拌反应；

S8、固化池内部产物输送到第二微波装置内部微波反应 13-16min；

S9、微波反应后，第二微波装置内部产物输送到洗涤机内部，无水乙醇溶液罐内部无水乙醇溶液对洗涤机产物进行洗涤抽滤；

S10、洗涤抽滤产物输送到浸泡池，氢氧化钠罐内部氢氧化钠输送到浸泡池内部，将产物进行浸泡一定时间；

S11、浸泡后到干燥池内部干燥脱水，到最终产物多孔交联壳聚糖树脂；

S12、多孔交联壳聚糖树脂通过粉末制造机制成粉末，储存在收集箱。

本发明提供了一种壳聚糖树脂生产系统及生产方法，壳聚糖树脂生产系统将将壳聚糖、XDK 吸附剂等材料混合后，加 PEG2000溶液放置于微波炉中，预交联 5min；倾倒于氢氧化钠到无水乙醇溶液中，弃去油相和水相，得中间产物(Ⅰ)。用无水乙醇溶解适量的环氧氯丙烷，调节 pH 为 10，与产物(Ⅰ)交联 15min，得中间产物(Ⅱ)。将所得产物(Ⅱ)固体产物用石油醚、无水乙醇洗涤，清除残留的有机物，将产物加入 100mL 1mol/L 的氢氧化钠溶液中，加入一定量的三乙烯四胺，微波反应 15min，乙醇洗涤抽滤，用 100mL 适当浓度的HCl 溶液浸泡一定时间，洗涤，干燥得到最终产物多孔交联壳聚糖树脂。所述壳聚糖树脂吸附剂吸附硫和酸能力强，且解决了吸附剂再生需要高温的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明生产系统总体示意图；

图2是本发明生产系统总体简化示意图；

图3是本发明第一搅拌装置药物搅拌系统示意图；

图4是本发明第二搅拌装置药物搅拌系统示意图；

图5是本发明固化池反应搅拌系统示意图；

图6是本发明洗涤、浸泡、干燥系统示意图；

图中：XDK 吸附剂罐1；聚乙二醇储存罐2；壳聚糖罐3；环氧氯丙烷4；输送机5；皮带秤6；第一搅拌装置7；输药泵8；第一微波装置9；第二微波装置10；氢氧化钠罐11；无水乙醇溶液罐12；第二搅拌装置13；第三搅拌装置14；石油醚罐15；三乙烯四胺罐16；交联反应池17；固化池18；洗涤机19；浸泡池20；干燥池21；粉末制造机22；收集箱23；输送泵24。

具体实施方式

如图1~6示，一种壳聚糖树脂生产系统，包括XDK 吸附剂罐1、聚乙二醇储存罐2和壳聚糖罐3，XDK 吸附剂罐1、聚乙二醇储存罐2和壳聚糖罐3分别与第一搅拌装置7连接，第一搅拌装置7与交联反应池17连接，还设有氢氧化钠罐11、无水乙醇溶液罐12和环氧氯丙烷4，氢氧化钠罐11、无水乙醇溶液罐12和环氧氯丙烷4与交联反应池17连接，交联反应池17与固化池18连接，固化池18通过洗涤机19与浸泡池20连接，浸泡池20与干燥池21连接。括XDK吸附剂罐1、聚乙二醇储存罐2和壳聚糖罐3内部材料在第一搅拌装置7内部混合，壳聚糖、XDK 吸附剂等材料混合后，加 PEG2000溶液放置于第一微波装置9中，预交联5min；通过氢氧化钠罐11和无水乙醇溶液罐12与第三搅拌装置14连通，倾倒于氢氧化钠到无水乙醇溶液中，弃去油相和水相，得中间产物(Ⅰ)。用无水乙醇溶解适量的环氧氯丙烷，调节 pH 为 10，与产物(Ⅰ)交联 15min，得中间产物(Ⅱ)。将所得固体产物用石油醚、无水乙醇洗涤，清除残留的有机物，将产物加入100mL 1mol/L 的氢氧化钠溶液中，加入一定量的三乙烯四胺，微波反应 15min，乙醇洗涤抽滤，用 100mL 适当浓度的 HCl 溶液浸泡一定时间，洗涤，干燥得到最终产物多孔交联壳聚糖树脂。

优选方案中，还设有石油醚罐15和三乙烯四胺罐16，石油醚罐15和三乙烯四胺罐16与固化池18连接。石油醚罐15和三乙烯四胺罐16内部储存石油醚和三乙烯四胺，石油醚和三乙烯四胺主要对中间产物(Ⅱ) 清除残留的有机物。

优选方案中，干燥池21与粉末制造机22连接，粉末制造机22出料口与收集箱23连接。干燥池21用于干燥孔交联壳聚糖树脂，再通过粉末制造机22制造后用收集箱23收集。

优选方案中，壳聚糖罐3通过皮带秤6与输送机5连接，输送机5与第一搅拌装置7连接。皮带秤6计量壳聚糖罐3重量，实现精确计量。输送机5输送壳聚糖罐3内部壳聚糖。

优选方案中，第一搅拌装置7通过输送泵24与第一微波装置9连接，第一微波装置9与交联反应池17连接。交联反应池17对混合药物进行交联反应，第一微波装置9起到加热交联反应。

优选方案中，氢氧化钠罐11和无水乙醇溶液罐12分别与第三搅拌装置14连接，第三搅拌装置14与交联反应池17连接。通过氢氧化钠罐11和无水乙醇溶液罐12与第三搅拌装置14连通，倾倒于氢氧化钠到无水乙醇溶液中，弃去油相和水相，得中间产物(Ⅰ)。用无水乙醇溶解适量的环氧氯丙烷，调节 pH 为 10，与产物(Ⅰ)交联 15min，得中间产物(Ⅱ)。

优选方案中，氢氧化钠罐11和无水乙醇溶液罐12分别与第二搅拌装置13连接，第二搅拌装置13与交联反应池17连接。

优选方案中，氢氧化钠罐11和无水乙醇溶液罐12分别与固化池18连接，固化池18与第二微波装置10连接。氢氧化钠和无水乙醇对固化池18内部药物进行抽滤作用。

优选方案中，无水乙醇溶液罐12与洗涤机19连接，氢氧化钠罐11与浸泡池20连接，交联反应池17、固化池18和浸泡池20内部均设有提升装置和搅拌叶。洗涤机19对壳聚糖利用，无水乙醇洗涤，适当浓度的氢氧化钠溶液浸泡在浸泡池20一定时间，干燥后得到最终产物多孔交联壳聚糖树脂。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1-6所示结构， XDK吸附剂罐1内部XDK吸附剂通过带有计量的输药泵输送到第一搅拌装置7，壳聚糖罐3内部壳聚糖通过皮带秤6称重后由输送机5输送到第一搅拌装置7内部混合。

混合后，聚乙二醇储存罐2内部PEG2000溶液通过带有计量的输药泵输送到第一搅拌装置7内部再次混合。

第一搅拌装置7内部物料通过输送泵24输送到第一微波装置9内部，微波预交联4-8min，再将微波预交联的溶液输送到交联反应池17内部。

无水乙醇溶液罐12内部无水乙醇溶液输送到第三搅拌装置14内部，将氢氧化钠罐11内部氢氧化钠输送到第三搅拌装置14内部搅拌，弃去油相和水相，得到产物(Ⅰ)，产物(Ⅰ)输送到交联反应池17内部。

环氧氯丙烷4内部环氧氯丙烷输送到第二搅拌装置13内部，将无水乙醇溶液罐12内部无水乙醇溶液输送到第二搅拌装置13内部搅拌，无水乙醇溶解适量的环氧氯丙烷，调节 pH 为 9-10，第二搅拌装置13内部溶液输送到交联反应池17内部。

交联反应池17内部混合交联得到产物固体(Ⅱ)，产物固体(Ⅱ)通过提升装置输送到固化池18内部，石油醚罐15内部的石油醚和无水乙醇溶液罐12内部的无水乙醇溶清除产物固体(Ⅱ) 残留的有机物。

氢氧化钠罐11内部氢氧化钠罐11再加入到固化池18内部搅拌反应，三乙烯四胺罐16内部三乙烯四胺加入到固化池18内部搅拌反应。

固化池18内部产物输送到第二微波装置10内部微波反应 13-16min。

微波反应后，第二微波装置10内部产物输送到洗涤机19内部，无水乙醇溶液罐12内部无水乙醇溶液对洗涤机19产物进行洗涤抽滤。

洗涤抽滤产物输送到浸泡池20，氢氧化钠罐11内部氢氧化钠输送到浸泡池20内部，将产物进行浸泡一定时间。

浸泡后到干燥池21内部干燥脱水，到最终产物多孔交联壳聚糖树脂。

多孔交联壳聚糖树脂通过粉末制造机22制成粉末，储存在收集箱23。

实施例3

结合实施例1和2进一步说明，如图1-6所示结构，称取 2g 壳聚糖配制 100mL 壳聚糖-乙酸溶液，加入 150mL 液体石蜡，滴加0.15g Span-80 作乳化剂，搅拌乳化 10 分钟后，加入适量甲醛、10mL 合适浓度的聚乙二醇 2000PEG2000溶液放置于微波炉中，预交联5min；倾倒于氢氧化钠-无水乙醇溶液中，弃去油相和水相，得中间产物(Ⅰ)。用无水乙醇溶解适量的环氧氯丙烷，调节 pH 为 10，与产物(Ⅰ)交联 15min，得中间产物(Ⅱ)。将所得中间产物(Ⅱ)固体产物用石油醚、无水乙醇洗涤，清除残留的有机物，将产物加入 100mL1mol/L 的氢氧化钠溶液中，加入一定量的三乙烯四胺，微波反应 15min，乙醇洗涤抽滤，用100mL 适当浓度的氢氧化钠溶液浸泡一定时间，洗涤，干燥得到最终产物多孔交联壳聚糖树脂。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。