超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法，結(jié)合Fe3O4磁流體的膠原蛋白與丙烯酰胺、陽(yáng)離子單體，經(jīng)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)共聚，制備黏均分子量在1×107以上的磁性陽(yáng)離子絮凝劑。本發(fā)明的有益效果：通過(guò)復(fù)合氧化還原引發(fā)劑引發(fā)單體共聚制備超高分子量磁性陽(yáng)離子絮凝劑。將磁性賦予絮凝劑，利用磁場(chǎng)作用增強(qiáng)絮凝處理的固液分離效果。超高分子量陽(yáng)離子絮凝劑具有良好電荷中和、架橋、卷掃等性能。
【專利說(shuō)明】超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法
[0001](一)

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及絮凝劑，特別涉及用于水質(zhì)凈化、污水處理的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法。
[0002](二)

【背景技術(shù)】
水資源是重要的自然資源，我國(guó)水資源相對(duì)缺乏，人均水資源為世界平均水平的1/4。近數(shù)十年來(lái)，隨著制造加工工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)用水量急劇增加，產(chǎn)生的工業(yè)廢水量迅速增加。面對(duì)水資源短缺和工業(yè)廢水量迅速增加的狀況，必須加強(qiáng)工業(yè)廢水處理技術(shù)研究，提高水資源利用率。
[0003]絮凝法是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的水處理方法，廣泛用于水質(zhì)凈化、生活污水和工業(yè)廢水處理，加入絮凝劑的性能顯著影響水處理效果。絮凝劑在水處理工序的固液分離操作中占有重要地位，因此，開(kāi)發(fā)新型、高效的絮凝劑是提高水處理效果的重要技術(shù)途徑。
[0004]目前，水處理中使用的高分子絮凝劑主要有無(wú)機(jī)聚合物和有機(jī)聚合物兩大類。無(wú)機(jī)類主要有聚鋁、聚鐵等絮凝劑；有機(jī)類主要有天然高分子改性產(chǎn)物和合成高分子絮凝劑等。陽(yáng)離子聚丙烯酰胺與無(wú)機(jī)絮凝劑相比，具有適應(yīng)條件寬、用量小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。因此，開(kāi)發(fā)性能更加優(yōu)良的聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑具有十分重要的意義。
[0005]高分子絮凝劑的絮凝作用不僅與電荷中和作用有關(guān)，還與其長(zhǎng)分子鏈的架橋作用密切相關(guān)。因此，聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的相對(duì)分子質(zhì)量越大、分子鏈越長(zhǎng)，其架橋能力越強(qiáng)，絮凝效果越好。陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法分為兩大類:一是聚丙烯酰胺的陽(yáng)離子改性，二是丙烯酰胺單體與陽(yáng)離子單體共聚。第一種方法制備的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺含有過(guò)多的殘余單體，無(wú)法用于給水處理；通常采用第二種方法制備陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺。共聚單體、共聚合反應(yīng)體系和聚合工藝條件是影響陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝性能的主要因素。
[0006]雖然絮凝沉降法是目前普遍采用的一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的水處理方法，但是絮凝處理效果不能較好的滿足日益嚴(yán)格的水處理標(biāo)準(zhǔn)，與其他固液分離技術(shù)相結(jié)合的絮凝劑研究受到廣泛關(guān)注。
[0007]磁分離是近年來(lái)發(fā)展的一種水處理技術(shù)，通過(guò)外加磁場(chǎng)的作用使具備磁性的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)固液分離。充分利用磁分離技術(shù)和絮凝沉降的優(yōu)點(diǎn)，制備磁性絮凝劑用于水處理，可以實(shí)現(xiàn)快速固液分離，獲得良好的固液分離效果，提高出水水質(zhì)，降低絮體含水量。
[0008](三)


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明需要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，提供一種超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法。所述方法為提高絮凝處理效率，彌補(bǔ)重力沉降的不足，滿足不斷提高的出水水質(zhì)要求。將Fe3O4磁流體與膠原蛋白結(jié)合，采用適當(dāng)共聚方法使之與丙烯酰胺、陽(yáng)離子單體共聚，制備超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，將磁性賦予超高分子量陽(yáng)離子絮凝劑，利用磁場(chǎng)、長(zhǎng)分子鏈架橋、陽(yáng)離子電荷中和等作用增強(qiáng)絮凝處理的固液分離效果，提高絮凝處理出水水質(zhì)，降低絮體含水率，減少絮凝污泥量。
[0009]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，其特殊之處在于:結(jié)合Fe3O4磁流體的膠原蛋白與丙烯酰胺、陽(yáng)離子單體，經(jīng)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)共聚，制備黏均分子量在IXlO7以上的磁性陽(yáng)離子絮凝劑。
[0010]一種超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)磁性膠原蛋白單體制備
在膠原蛋白水解液中加入膠原蛋白質(zhì)量20-50%表面活性劑，在30-60°C溫度下，攪拌分散，冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量30-60%的Fe3O4磁流體，超聲分散，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入膠原蛋白質(zhì)量10-30倍的異丙醇，再超聲分散，加入戊二醛水溶液，所述戊二醛質(zhì)量是膠原蛋白質(zhì)量的50-150%，快速攪拌，制得Fe3O4磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液，懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在20-50°C溫度下干燥后備用;
(2)共聚單體混合
按摩爾比10:1-6稱取一定量的丙烯酰胺和陽(yáng)離子單體，稱取丙烯酰胺質(zhì)量15%-40%的磁性膠原蛋白水解物,加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度10%-30%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至6-9 ；
(3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)
將適量的還原劑甲醛合次亞硫酸氫鈉、輔助還原劑四亞甲基二胺、助劑尿素、絡(luò)合劑乙二胺四乙酸、非離子表面活性劑span-20、輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至5-15°C ;向反應(yīng)器中通入氮?dú)猓患尤脒m量氧化劑過(guò)硫酸銨，混合均勻；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫；
(4)聚合產(chǎn)物后處理
上述聚合產(chǎn)物經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得20-100目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑。
[0011]本發(fā)明的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，步驟(I)中，戊二醛水溶液的濃度為25%-40%。
[0012]本發(fā)明的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，步驟(2)中，陽(yáng)離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，丙烯酸二甲氨基乙酯，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的中的一種。
[0013]本發(fā)明的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，步驟(3)中，將共聚單體加入到反應(yīng)器中，加入適量去離子水，單體溶解后，用氨水調(diào)整反應(yīng)體系的pH值，然后加入適量的還原劑甲醛合次亞硫酸氫鈉、輔助還原劑四亞甲基二胺、助劑尿素、絡(luò)合劑乙二胺四乙酸、非離子表面活性劑span-20、輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈，攪拌溶解。
[0014]本發(fā)明的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，步驟(3)中，主引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨和甲醛合次亞硫酸氫鈉組成氧化還原引發(fā)劑，摩爾比為1:1，用量為單體總質(zhì)量的0.01%-0.08% ;輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈用量為單體總質(zhì)量的0.06%-0.12% ;非離子表面活性劑span-20在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.08%-0.10% ;輔助還原劑四亞甲基二胺在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.4%-0.8% ;助劑尿素在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.08%-0.12% ;絡(luò)合劑乙二胺四乙酸在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.06%-0.12% ;用適量氨水調(diào)整反應(yīng)體系pH值至6-9。
[0015]本發(fā)明的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，步驟(I)中，在膠原蛋白水解液中加入表面活性劑后，攪拌分散時(shí)間為30-60分鐘，冷卻至室溫后加入Fe3O4磁流體后，超聲分散時(shí)間為5-15分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入異丙醇后，再超聲分散時(shí)間為5-15分鐘，加入戊二醛水溶液，快速攪拌時(shí)間為60-90分鐘；
步驟(3)中，將適量的還原劑甲醛合次亞硫酸氫鈉、輔助還原劑四亞甲基二胺、助劑尿素、絡(luò)合劑乙二胺四乙酸、非離子表面活性劑span-20、輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器后，攪拌10-30分鐘，向反應(yīng)器中通入氮?dú)鈺r(shí)間為20-40分鐘。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明首先將Fe3O4磁流體與水解膠原蛋白結(jié)合制備磁性膠原蛋白水解物，再經(jīng)復(fù)合氧化還原引發(fā)劑引發(fā)與陽(yáng)離子單體共聚，制備超高分子量磁性陽(yáng)離子絮凝劑。本發(fā)明的特點(diǎn)在于在復(fù)合氧化還原引發(fā)劑引發(fā)下，磁性膠原蛋白水解物與陽(yáng)離子單體共聚制備黏均分子量大于IX17的陽(yáng)離子磁性絮凝劑，具有良好電荷中和、架橋、卷掃等性能的同時(shí)，具有較強(qiáng)的磁性，通過(guò)磁分離方式彌補(bǔ)重力沉降作用單一的不足，加強(qiáng)絮凝固液分離效果，提高絮凝處理出水水質(zhì)，降低絮體含水率，減少絮凝污泥量。而通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)制備的陽(yáng)離子磁性絮凝劑分子量一般在IXlO6 — 7X106以下，絮凝劑的電荷中和、架橋、卷掃、磁性等性能一般，本發(fā)明超高分子量磁性陽(yáng)離子絮凝劑的上述性能較現(xiàn)有磁性陽(yáng)離子絮凝劑的高出30%以上。
[0017]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)通過(guò)復(fù)合氧化還原引發(fā)劑引發(fā)單體共聚制備超高分子量磁性陽(yáng)離子絮凝劑。
[0018](2)將磁性賦予絮凝劑，利用磁場(chǎng)作用增強(qiáng)絮凝處理的固液分離效果。
[0019](3)超高分子量陽(yáng)離子絮凝劑具有良好電荷中和、架橋、卷掃等性能。
[0020](四)【具體實(shí)施方式】實(shí)施例1
本實(shí)施例的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括:
(I)磁性膠原蛋白單體制備:在上述膠原蛋白水解液中，加入膠原蛋白質(zhì)量20%表面活性劑，在30°C溫度下，攪拌分散30分鐘。冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量30%的Fe3O4磁流體，超聲分散5分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入膠原蛋白質(zhì)量10倍的異丙醇，再超聲分散5分鐘。加入膠原蛋白質(zhì)量2倍的質(zhì)量濃度為25%的戊二醛水溶液，快速攪拌60分鐘，制得Fe304磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液。懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在20°C溫度下干燥后備用。
[0021](2)共聚單體混合:按摩爾比10:1稱取一定量的丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨，稱取丙烯酰胺質(zhì)量15%的磁性膠原蛋白水解物，加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度10%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至9。
[0022](3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng):將單體總質(zhì)量0.01%的甲醛合次亞硫酸氫鈉、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.4%的四亞甲基二胺、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.08%的尿素、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.06%的乙二胺四乙酸、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.08%的span-20、單體總質(zhì)量0.06%的偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌10分鐘；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至5°C;向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0分鐘；加入與甲醛合次亞硫酸氫鈉等摩爾量的過(guò)硫酸銨；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫。
[0023](4)聚合產(chǎn)物后處理:經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得20-100目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，分子量為1.8 X 170
[0024]實(shí)施例2
本實(shí)施例的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括:
(I)磁性膠原蛋白單體制備:在上述膠原蛋白水解液中，加入膠原蛋白質(zhì)量50%表面活性劑，在60°C溫度下，攪拌分散60分鐘。冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量60%的Fe3O4磁流體，超聲分散15分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入膠原蛋白質(zhì)量30倍的異丙醇，再超聲分散15分鐘。加入膠原蛋白質(zhì)量6倍的質(zhì)量濃度為25%的戊二醛水溶液，快速攪拌90分鐘，制得Fe3O4磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液。懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在50°C溫度下干燥后備用。
[0025](2)共聚單體混合:按摩爾比10:6稱取一定量的丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，稱取丙烯酰胺質(zhì)量40%的磁性膠原蛋白水解物，加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度30%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至6。
[0026](3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng):將單體總質(zhì)量0.08%的甲醛合次亞硫酸氫鈉、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.8%的四亞甲基二胺、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.12%的尿素、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.12%的乙二胺四乙酸、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.10%的span-20、單體總質(zhì)量0.12%的偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌30分鐘；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至15°C ；向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0分鐘；加入與甲醛合次亞硫酸氫鈉等摩爾量的過(guò)硫酸銨；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫。
[0027](4)聚合產(chǎn)物后處理:經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得80目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，分子量為1.4X107。
[0028]實(shí)施例3
本實(shí)施例的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括:
(I)磁性膠原蛋白單體制備:在上述膠原蛋白水解液中，加入膠原蛋白質(zhì)量35%表面活性劑，在45°C溫度下，攪拌分散45分鐘。冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量45%的Fe3O4磁流體，超聲分散10分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入膠原蛋白質(zhì)量20倍的異丙醇，再超聲分散10分鐘。加入膠原蛋白質(zhì)量4倍的質(zhì)量濃度為25%的戊二醛水溶液，快速攪拌75分鐘，制得Fe3O4磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液。懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在35°C溫度下干燥后備用。
[0029](2)共聚單體混合:按摩爾比10:3稱取一定量的丙烯酰胺和丙烯酸二甲氨基乙酯，稱取丙烯酰胺質(zhì)量30%的磁性膠原蛋白水解物，加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度20%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至7。
[0030](3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng):將單體總質(zhì)量0.04%的甲醛合次亞硫酸氫鈉、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.6%的四亞甲基二胺、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.10%的尿素、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.09%的乙二胺四乙酸、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.09%的span-20、單體總質(zhì)量0.09%的偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌20分鐘；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至9°C;向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0分鐘；加入與甲醛合次亞硫酸氫鈉等摩爾量的過(guò)硫酸銨；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫。
[0031](4)聚合產(chǎn)物后處理:經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得100目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，分子量為1.6X107。
[0032]實(shí)施例4
本實(shí)施例的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括:
(I)磁性膠原蛋白單體制備:在上述膠原蛋白水解液中，加入膠原蛋白質(zhì)量28%表面活性劑，在55°C溫度下，攪拌分散35分鐘。冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量40%的Fe3O4磁流體，超聲分散10分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入膠原蛋白質(zhì)量20倍的異丙醇，再超聲分散10分鐘。加入膠原蛋白質(zhì)量3倍的質(zhì)量濃度為30%的戊二醛水溶液，快速攪拌70分鐘，制得Fe3O4磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液。懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在40°C溫度下干燥后備用。
[0033](2)共聚單體混合:按摩爾比10:2稱取一定量的丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，稱取丙烯酰胺質(zhì)量25%的磁性膠原蛋白水解物，加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度15%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至8。
[0034](3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng):將單體總質(zhì)量0.06%的甲醛合次亞硫酸氫鈉、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.5%的四亞甲基二胺、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.09%的尿素、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.10%的乙二胺四乙酸、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.85%的span-20、單體總質(zhì)量0.10%的偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌30分鐘；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至12°C ；向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0分鐘；加入與甲醛合次亞硫酸氫鈉等摩爾量的過(guò)硫酸銨；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫。
[0035](4)聚合產(chǎn)物后處理:經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得50目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，分子量為2X107。
[0036]實(shí)施例5
本實(shí)施例的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括:
(I)磁性膠原蛋白單體制備:在上述膠原蛋白水解液中，加入膠原蛋白質(zhì)量37%表面活性劑，在45°C溫度下，攪拌分散50分鐘。冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量37%的Fe3O4磁流體，超聲分散5-15分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入膠原蛋白質(zhì)量25倍的異丙醇，再超聲分散5-15分鐘。加入膠原蛋白質(zhì)量4倍的質(zhì)量濃度為30%的戊二醛水溶液，快速攪拌80分鐘，制得Fe3O4磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液。懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在40°C溫度下干燥后備用。
[0037](2)共聚單體混合:按摩爾比10:5稱取一定量的丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，稱取丙烯酰胺質(zhì)量35%的磁性膠原蛋白水解物，加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度25%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至8。
[0038](3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng):將單體總質(zhì)量0.02%的甲醛合次亞硫酸氫鈉、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.7%的四亞甲基二胺、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.11%的尿素、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.08%的乙二胺四乙酸、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.95%的span-20、單體總質(zhì)量0.07%的偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌27分鐘；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至7°C;向反應(yīng)器中通入氮?dú)?4分鐘；加入與甲醛合次亞硫酸氫鈉等摩爾量的過(guò)硫酸銨；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫。
[0039](4)聚合產(chǎn)物后處理:經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得20-100目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，分子量為1.6 X 170
[0040]實(shí)施例6
本實(shí)施例的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括:
(I)磁性膠原蛋白單體制備:在上述膠原蛋白水解液中，加入膠原蛋白質(zhì)量50%表面活性劑，在45°C溫度下，攪拌分散0.5分鐘。冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量30%的Fe3O4磁流體，超聲分散I分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下加入膠原蛋白質(zhì)量15倍的異丙醇，再超聲分散I分鐘。加入膠原蛋白質(zhì)量3倍的質(zhì)量濃度為40%的戊二醛水溶液，快速攪拌I分鐘，制得Fe3O4磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液。懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在50°C溫度下干燥后備用。
[0041](2)共聚單體混合:按摩爾比10:2.5稱取一定量的丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨，稱取丙烯酰胺質(zhì)量20%的磁性膠原蛋白水解物，加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度15%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至9。
[0042](3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng):將單體總質(zhì)量0.08%的甲醛合次亞硫酸氫鈉、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.8%的四亞甲基二胺、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.12%的尿素、在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.12%的乙二胺四乙酸、反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.10%的span-20、單體總質(zhì)量0.12%的偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌I分鐘；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至15°C ；向反應(yīng)器中通入氮?dú)?分鐘；加入與甲醛合次亞硫酸氫鈉等摩爾量的過(guò)硫酸銨；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫。
[0043](4)聚合產(chǎn)物后處理:經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得80目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，分子量為5X107。其電荷中和、架橋、卷掃、磁性等性能較現(xiàn)有分子量為I X 16 — 7X 16的磁性陽(yáng)離子絮凝劑高出50%。
[0044]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。
[0045]本發(fā)明中所述改性陽(yáng)離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，丙烯酸二甲氨基乙酯，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，對(duì)于采用其他陽(yáng)離子單體、或者上述陽(yáng)離子單體中兩種以上同時(shí)參與共聚，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，制備超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046]膠原蛋白水解產(chǎn)物分子中含有-NH2、-C00H、-OH等功能基團(tuán)，易于與Fe3O4磁流體結(jié)合、與丙烯酰胺接枝共聚改性，制備條件溫和，操作簡(jiǎn)單。
[0047]將磁性賦予超高分子量聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，利用磁場(chǎng)作用增強(qiáng)絮凝處理的固液分離效果。提高絮凝處理出水水質(zhì)，降低絮體含水率，減少絮凝污泥量。
【權(quán)利要求】
1.一種超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑，其特征在于:結(jié)合Fe3O4磁流體的膠原蛋白與丙烯酰胺、陽(yáng)離子單體，經(jīng)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)共聚，制備黏均分子量在IX17以上的磁性陽(yáng)離子絮凝劑。
2.一種超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)磁性膠原蛋白單體制備 在膠原蛋白水解液中加入膠原蛋白質(zhì)量20-50%表面活性劑，在30-60°C溫度下，攪拌分散，冷卻至室溫后加入膠原蛋白質(zhì)量30-60%的Fe304磁流體，超聲分散，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入膠原蛋白質(zhì)量10-30倍的異丙醇，再超聲分散，加入戊二醛水溶液，所述戊二醛質(zhì)量是膠原蛋白質(zhì)量的50-150%，快速攪拌，制得Fe3O4磁流體與膠原蛋白水解產(chǎn)物的復(fù)合物懸浮液，懸浮液經(jīng)磁分離后，獲得的固體用異丙醇洗滌數(shù)次，在20-50°C溫度下干燥后備用; (2)共聚單體混合 按摩爾比10:1-6稱取一定量的丙烯酰胺和陽(yáng)離子單體，稱取丙烯酰胺質(zhì)量15%-40%的磁性膠原蛋白水解物,加入反應(yīng)器中，加入適量去離子水調(diào)節(jié)單體質(zhì)量濃度10%-30%，攪拌溶解；加入適量氨水將反應(yīng)體系pH值調(diào)節(jié)至6-9 ； (3)復(fù)合引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng) 將適量的還原劑甲醛合次亞硫酸氫鈉、輔助還原劑四亞甲基二胺、助劑尿素、絡(luò)合劑乙二胺四乙酸、非離子表面活性劑span-20、輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器中，攪拌；調(diào)整反應(yīng)體系溫度至5-15°C ;向反應(yīng)器中通入氮?dú)?；加入適量氧化劑過(guò)硫酸銨，混合均勻；密閉、絕熱反應(yīng)至反應(yīng)體系降溫至室溫； (4)聚合產(chǎn)物后處理 上述聚合產(chǎn)物經(jīng)造粒、烘干、粉碎、篩分制得20-100目的白色超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法，其特征在于:步驟(I)中，戊二醛水溶液的濃度為25%-40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法，其特征在于:步驟(2)中，陽(yáng)離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，丙烯酸二甲氨基乙酯，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法，其特征在于:步驟(3)中，將共聚單體加入到反應(yīng)器中，加入適量去離子水，單體溶解后，用氨水調(diào)整反應(yīng)體系的PH值，然后加入適量的還原劑甲醛合次亞硫酸氫鈉、輔助還原劑四亞甲基二胺、助劑尿素、絡(luò)合劑乙二胺四乙酸、非離子表面活性劑span-20、輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈，攪拌溶解。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法，其特征在于:步驟(3)中，主引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨和甲醛合次亞硫酸氫鈉組成氧化還原引發(fā)劑，摩爾比為1:1，用量為單體總質(zhì)量的0.01%-0.08%;輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈用量為單體總質(zhì)量的0.06%-0.12% ;非離子表面活性劑span-20在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.08%-0.10% ;輔助還原劑四亞甲基二胺在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.4%-0.8% ;助劑尿素在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.08%-0.12% ;絡(luò)合劑乙二胺四乙酸在反應(yīng)體系中質(zhì)量濃度為0.06%-0.12% ;用適量氨水調(diào)整反應(yīng)體系pH值至6-9。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超高分子量磁性聚丙烯酰胺陽(yáng)離子絮凝劑及其制備方法，其特征在于:步驟(I)中，在膠原蛋白水解液中加入表面活性劑后，攪拌分散時(shí)間為30-60分鐘，冷卻至室溫后加入Fe304磁流體后，超聲分散時(shí)間為5_15分鐘，然后在快速攪拌狀態(tài)下緩慢加入異丙醇后，再超聲分散時(shí)間為5-15分鐘，加入戊二醛水溶液，快速攪拌時(shí)間為60-90分鐘； 步驟(3)中，將適量的還原劑甲醛合次亞硫酸氫鈉、輔助還原劑四亞甲基二胺、助劑尿素、絡(luò)合劑乙二胺四乙酸、非離子表面活性劑span-20、輔助引發(fā)劑偶氮二異丁腈加入到反應(yīng)器后，攪拌10-30分鐘，向反應(yīng)器中通入氮?dú)鈺r(shí)間為20-40分鐘。
【文檔編號(hào)】C08F8/42GK104386793SQ201410666495
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】王晨, 王西奎, 李書平, 于雅東, 王旗 申請(qǐng)人:齊魯工業(yè)大學(xué)