專利名稱：一種陽離子型脫水劑及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種陽離子型脫水劑及其制備方法，特別是針對石油、化工行業(yè)生產(chǎn)過程中，所產(chǎn)生的含油污泥處理用的陽離子型脫水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
含油污泥主要產(chǎn)生于油田和煉油廠，如在原油脫水中，脫水罐、貯油罐和污油罐等底部存在大量含油污泥；在油田、煉油廠的污水處理場的隔油池、浮選池、曝氣池等也存在大量含油污泥。這些污泥的成分十分復雜，一般由水包油(O/W)、油包水(W/O)以及懸浮固體組成，且充分乳化，粘度較大，難以沉降。由于含油污泥產(chǎn)生的工藝過程不同，其含油、含水差別較大，其中油是由數(shù)百種不同類型的有機化合物組成，多數(shù)是有毒有害及難于生物降解的物質(zhì)。含油污泥中固體顆粒以極小粒子分布于污泥中，油—水—固三者混合呈乳化狀態(tài)，對環(huán)境具有極大的危害性。
污泥最終處理之前進行脫水處理是必不可少的。脫水劑的作用就是中和固體顆粒所帶的電荷，使高度分散的污泥微粒、油珠或乳化油間網(wǎng)聯(lián)架橋，從而使污泥的微小顆粒間發(fā)生凝聚，最終變成大顆粒，從而改善其固液分離性能。近年來，有機高分子絮凝劑發(fā)展迅速，具有品種多，用量少，生渣少，易于固液分離以及減少設備腐蝕等優(yōu)點，在水處理領域占有越來越重要的地位。如中國專利CN1247838A披露了一種陽離子型高分子絮凝劑，它是采用聚丙烯酰胺、甲醛、二甲胺為主要材料，通過曼尼茲反應，得到的胺甲基聚丙烯酰胺的膠體。該方法存在工藝過程煩瑣且得到的絮凝劑有效含量低等缺點。CN1305976A披露了一種污泥的處理方法。它是采用在污泥中加入硫酸亞鐵后，再加入陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑，并將絮凝后的污泥通過壓濾分離機。經(jīng)過分離的泥塊自然風干后，用萬能粉碎機粉碎，并在其中加入一定量的氮、磷、鉀肥后，作為肥料使用。該方法會造成環(huán)境二次污染。CN1248173A用磺化苯乙烯聚合物和/或其鹽與陽離子聚合物絮凝劑或無機絮凝劑結(jié)合使用，作為污泥脫水劑。CN1464887A用聚亞烷基亞胺的改性物為脫水劑，主要用于制紙原料前處理劑。上述脫水劑的脫水性能需進一步提高。中國專利CN1336391A披露了一種陽離子型絮凝劑，它是采用無機銨鹽、脂肪醛、二氰二胺為主要材料，經(jīng)縮聚反應而得到。該方法得到的絮凝劑分子量較低，絮凝架橋能力差等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種陽離子型脫水劑，該產(chǎn)品用于含油污泥處理時，可以有效地去除污泥中的縫隙水，濾餅的成團性好，從而提高污泥的脫水效果。使用本發(fā)明陽離子型脫水劑進行污泥處理，其濾后液COD基本低于1000mg/L，油含量在100mg/L以下。
本發(fā)明陽離子型脫水劑是陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酰胺單體的共聚物共聚物中含有結(jié)構(gòu)單元A 和結(jié)構(gòu)單元B 共聚物中結(jié)構(gòu)單元A和結(jié)構(gòu)單元B的摩爾比為30∶1～1∶30，優(yōu)選25∶1～1∶25，共聚物的特性粘度900cm3/g～1600cm3/g，陽離子度0.3mmol/g～1.2mmol/g。
本發(fā)明陽離子型脫水劑的制備過程如下
按陽離子型脫水劑共聚物單體所需比例，將丙烯酰胺單體和陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體加入去離子水中，吹氮氣除溶解氧，最后加入引發(fā)劑、助劑進行聚合反應。待反應完全后，經(jīng)擠出造粒、干燥、粉碎，即得此脫水劑。
丙烯酰胺單體和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體的聚合配比(摩爾比)為，丙烯酰胺∶甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨＝30∶1～1∶30(mol比)，最佳聚合配比為丙烯酰胺∶甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨＝25∶1～1∶25(mol比)；單體聚合的總濃度為0.5mol/L～5.0mol/L，最佳聚合濃度為0.8mol/L～4.5mol/L；聚合的反應溫度為20℃～60℃，最佳溫度為30℃～60℃；聚合反應時間為1h～8h，最好是3h～6h。
聚合過程采用不同的引發(fā)劑體系，進行自由基共聚合反應。引發(fā)劑為水溶性偶氮引發(fā)劑與氧化還原引發(fā)劑的一種或兩種。引發(fā)劑的加入量為10-5mol/L～10-2mol/L，最佳加入量為5×10-5mol/L～5×10-3mol/L。氧化還原引發(fā)劑為過硫酸鹽和亞硫酸鹽的一種或兩種，其中，過硫酸鹽與亞硫酸鹽的配比為1∶0.1～1(重量比)，最佳配比為1∶0.5～1(重量比)。其中過硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鈉中的一種或幾種；亞硫酸鹽是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀、亞硫酸銨和亞硫酸氫銨中的一種或幾種；水溶性偶氮引發(fā)劑為水溶性偶氮類物，如N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮雙脒基丙烷二鹽酸鹽、2，2-偶氮雙(2-甲基2-脒基丙烷)-鹽酸鹽中的一種或幾種。
助劑是乙二胺四乙酸及其鈉鹽、亞乙基二胺四乙酸及其鈉鹽、二亞乙基二胺五乙酸及其鈉鹽的一種或幾種。助劑的加入量為聚合單體總量的10-5g/g～10-2g/g。
本發(fā)明污泥脫水劑制備過程的聚合反應容易控制，操作簡便，反應時間較短，整個工藝過程僅需6h～8h即可完成。特別是采用過硫酸鹽和亞硫酸鹽復合引發(fā)劑時，可以在更低的溫度下進行聚合反應，聚合過程易于控制。此陽離子型脫水劑可以應用在石油、石化、化工、輕工等行業(yè)的污水、污泥處理。本發(fā)明污泥脫水劑在處理各種污泥脫水處理時，可以有效地去除污泥中的縫隙水，濾餅的成團性好，從而提高污泥的脫水效果。使用本發(fā)明陽離子型脫水劑進行污泥處理，其濾后液COD基本低于1000mg/L，油含量在100mg/L以下。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明污泥脫水劑的制備方法和使用效果。
實施例1將裝有溫度計、加料管、氮氣進出口的1000ml的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺單體116.3g，陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨44.6g，乙二胺四乙酸二鈉(化學純)0.45g，去離子水500ml，吹氮氣除溶解氧，最后加入N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽引發(fā)劑10-4mol/L，加入過硫酸銨(化學純)0.3g，亞硫酸氫鈉(化學純)0.3g，在40℃水浴中，進行共聚合反應4小時。待反應結(jié)束后，將其擠出造粒、干燥、粉碎，即得脫水劑-1。
實施例2將裝有溫度計、加料管、氮氣進出口的1000ml的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺單體96.9g，陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨33.8g，乙二胺四乙酸二鈉(化學純)0.38g，去離子水500ml，吹氮氣除溶解氧，最后加入N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽引發(fā)劑5×10-4mol/L，加入過硫酸銨(化學純)0.5g，亞硫酸氫鈉(化學純)0.4g，在35℃水浴中，進行共聚合反應6小時。待反應結(jié)束后，將其擠出造粒、干燥、粉碎，即得脫水劑-2。
實施例3將裝有溫度計、加料管、氮氣進出口的1000ml的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺單體131.3g，陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨25.3g，乙二胺四乙酸二鈉(化學純)0.55g，去離子水500ml，吹氮氣除溶解氧，最后加入N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽引發(fā)劑10-4mol/L，加入過硫酸銨(化學純)0.35g，在55℃水浴中，進行共聚合反應5小時。待反應結(jié)束后，將其擠出造粒、干燥、粉碎，即得脫水劑-3。
實施例4將裝有溫度計、加料管、氮氣進出口的1000ml的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺單體87.5g，陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨18.5g，乙二胺四乙酸二鈉(化學純)0.4g，去離子水500ml，吹氮氣除溶解氧，最后加入過硫酸銨(化學純)0.6g，亞硫酸氫鈉(化學純)0.5g，在30℃水浴中，進行共聚合反應5小時。待反應結(jié)束后，將其擠出造粒、干燥、粉碎，即得脫水劑-4。
實施例5將裝有溫度計、加料管、氮氣進出口的1000ml的四口燒瓶中，加入丙烯酰胺單體16.5g，陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨118.5g，乙二胺四乙酸二鈉(化學純)0.4g，去離子水500ml，吹氮氣除溶解氧，最后加入N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽引發(fā)劑5×10-4mol/L，過硫酸銨(化學純)0.3g，亞硫酸氫鈉(化學純)0.25g，在50℃水浴中，進行共聚合反應5小時。待反應結(jié)束后，將其擠出造粒、干燥、粉碎，即得脫水劑-5。
各實施例得到脫水劑產(chǎn)品指標如表1。
表1各實施例得到脫水劑產(chǎn)品指標

實施例6取某煉油廠含油污泥進行破乳絮凝試驗。
表2處理某煉油廠含油污泥實驗室評價結(jié)果

注ZDMC為丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨的共聚物，特性粘度430mm2/s，陽離子度0.3mmol/g。
權(quán)利要求
1.一種陽離子型脫水劑，為陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酰胺單體的共聚物共聚物中含有結(jié)構(gòu)單元A 和結(jié)構(gòu)單元B 共聚物中結(jié)構(gòu)單元A和結(jié)構(gòu)單元B的摩爾比為30∶1～1∶30，共聚物的特性粘度900cm3/g～1600cm3/g，陽離子度0.3mmol/g～1.2mmol/g。
2.按照權(quán)利要求1所述的陽離子型脫水劑，其特征在于所述的共聚物中結(jié)構(gòu)單元A和結(jié)構(gòu)單元B的摩爾比為25∶1～1∶25。
3.一種權(quán)利要求1或2所述陽離子型脫水劑的制備方法，其特征在制備過程包括如下過程按陽離子型脫水劑共聚物單體所需比例，將丙烯酰胺單體和陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體加入去離子水中，吹氮氣除溶解氧，最后加入引發(fā)劑、助劑進行聚合反應；待反應完全后，經(jīng)擠出造粒、干燥、粉碎，即得脫水劑。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的丙烯酰胺單體和陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體的聚合摩爾比為，丙烯酰胺∶甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨＝30∶1～1∶30。
5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的單體的總濃度為0.5mol/L～5.0mol/L。
6.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的單體的總濃度為0.8mol/L～4.5mol/L。
7.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于聚合的反應溫度為20℃～60℃，聚合反應時間為1h～8h。
8.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為水溶性偶氮引發(fā)劑與氧化還原引發(fā)劑的一種或兩種，引發(fā)劑的加入量為10-5mol/L～10-2mol/L。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的氧化還原引發(fā)劑為過硫酸鹽和亞硫酸鹽的一種或兩種。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的過硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鈉中的一種或幾種；亞硫酸鹽是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀、亞硫酸銨和亞硫酸氫銨中的一種或幾種。
11.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的水溶性偶氮引發(fā)劑為水溶性偶氮類物，如N，N-二羥基乙基偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮雙脒基丙烷二鹽酸鹽、2，2-偶氮雙(2-甲基2-脒基丙烷)-鹽酸鹽中的一種或幾種
12.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑加入量為5×10-5mol/L～5×10-3mol/L。
13.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的助劑是乙二胺四乙酸及其鈉鹽、亞乙基二胺四乙酸及其鈉鹽、二亞乙基二胺五乙酸及其鈉鹽的一種或幾種，助劑的加入量為聚合單體總量的10-5g/g～10-2g/g。
14.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的過硫酸鹽與亞硫酸鹽的重量比為1∶0.1～1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陽離子型脫水劑。它是以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、去離子水為原料，使用不同的引發(fā)劑體系，嚴格控制反應物濃度，在常壓下水溶液聚合后，經(jīng)擠出造粒、干燥、粉碎，可以得到特性粘度為900cm
文檔編號C08F220/56GK1955125SQ20051004754
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者王有華, 楊麗, 趙景霞, 黃玉洪 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院