一種三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程中污水處理技術(shù)的絮凝劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺。
【背景技術(shù)】
[0002]在生活及工業(yè)污水處理、污泥脫水等技術(shù)領(lǐng)域，有機(jī)高分子絮凝劑起著重要的作用。絮凝過(guò)程中，高分子絮凝劑通過(guò)吸附架橋、電中和等作用將污水中的小顆粒絮凝成大顆粒，形成沉淀，達(dá)到污染物與水分離的目的。在有機(jī)高分子絮凝劑中，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺具有PH適用范圍廣、受共存鹽影響小等優(yōu)點(diǎn)，受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。
[0003]為確保較好的絮凝沉淀效果，目前大部分污水處理用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺對(duì)陽(yáng)離子度及分子量的要求相對(duì)較高。但目前多數(shù)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品實(shí)際情況是，分子量高的產(chǎn)品，陽(yáng)離子度相對(duì)較低，而陽(yáng)離子度高的產(chǎn)品，分子量較低，產(chǎn)品質(zhì)量本身缺陷嚴(yán)重地影響了絮凝劑的使用效果。另外，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺固體粉末狀產(chǎn)品的水溶性也是實(shí)際應(yīng)用中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，而這點(diǎn)尚未得到足夠的重視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，所提供的三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺具有高陽(yáng)離子度、高分子量、易溶解等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案詳細(xì)介紹如下。
[0006]一種三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，采用如下步驟制備而成:
(1)制備陽(yáng)離子單體E-AM，具體為:按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取ETA(2，3_環(huán)氧丙基三甲基氯化銨)10?60%、AM (單體丙烯酰胺)10?60%，加入蒸餾水25?80%，攪拌充分溶解后置于50?80 °C水浴中反應(yīng)2?3h，自然冷卻降溫，即可得到陽(yáng)離子單體E-AM ;
制備時(shí)，各物料具體配比可按如下配比進(jìn)行，例如，
ETA 10%、AM 60%、蒸餾水 30% ;ETA 10%、AM 10%、蒸餾水 80% ;ETA 15%、AM 60%、蒸餾水25% ；ETA 15%,AM 15%、蒸餾水 70% ;ETA 20%,AM 20%、蒸餾水 60% ;ETA 25%,AM 25%、蒸餾水50% ；ETA 30%、AM 30%、蒸餾水 40% ;ETA 35%、AM 25%、蒸餾水 40% ;ETA 45%、AM 15%、蒸餾水40% ；ETA 50%、AM 10%、蒸餾水 40% ;ETA 60%、AM 10%、蒸餾水 30% 等；
(2)制備單體水溶液，具體為，按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取AM(單體丙烯酰胺)8?25%、步驟Cl)中所制備陽(yáng)離子單體E-AM 2?10%、DAC (丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨)2?10%，加入55?75%的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解，即可配制出總單體的質(zhì)量濃度為25?45%的單體水溶液；
具體的，例如制備質(zhì)量濃度為25%的單體水溶液時(shí)，AM 8%, E-AM 7%, DAC 10%、蒸餾水75% ；AM 10%,E-AM 7%,DAC 8%、蒸餾水 75%;AM 10%,E-AM 5%,DAC 10%、蒸餾水 75% ;AM 10%、E-AM 10%、DAC 5%、蒸餾水 75%;AM 15%、E-AM 2%, DAC 8%、蒸餾水 75%;AM 15%、E-AM 3%、DAC 7%、蒸餾水 75%;AM 15%、E-AM 5%, DAC 5%、蒸餾水 75% ;AM 15%、E-AM 8%, DAC 2%、蒸餾水 75% ；
制備質(zhì)量濃度為30%的單體水溶液時(shí)，AM 10%、E-AM 10%、DAC 10%、蒸餾水70% ；AM15%、E-AM 5%、DAC 10%、蒸餾水 70% ；AM 15%、E-AM 7%、DAC 8%、蒸餾水 70% ；AM 20%、E-AM3%、DAC7%、蒸餾水 70% ;AM 20%、E-AM 5%、DAC5%、蒸餾水 70% ;AM 25%、E-AM 2%、DAC3%、蒸餾水 70% ；
制備質(zhì)量濃度為35%的單體水溶液時(shí)，AM 15%、E-AM 10%、DAC 10%、蒸餾水65% ；AM18%、E-AM 7%, DAC 10%、蒸餾水 70% ;AM 20%、E-AM 5%, DAC 10%、蒸餾水 70% ;AM 20%、E-AM7%, DAC 8%、蒸餾水 70%;AM 20%、E-AM 10%、DAC 5%、蒸餾水 70%;AM 25%、E-AM 3%, DAC 7%、蒸餾水 70%;AM 25%、E-AM 5%, DAC 5%、蒸餾水 70% ;
制備質(zhì)量濃度為40%的單體水溶液時(shí)，AM 20%、E-AM 10%、DAC 10%、蒸餾水60%;
AM 25%、E-AM 10%、DAC 5%、蒸餾水 60%;AM 25%、E-AM 5%, DAC 10%、蒸餾水 60% ;AM25%、E-AM 7%, DAC 8%、蒸餾水 60%;
制備質(zhì)量濃度為45%的單體水溶液時(shí)，AM 25%、E-AM 10%、DAC 10%、蒸餾水55% ;
(3)三元共聚，向步驟(2)所制備單體水溶液中加入單體水溶液質(zhì)量0.05-0.15%的抗壞血酸、0.5-2%的尿素、0.01?0.1%的絡(luò)合劑乙二胺四乙酸，用HCl或NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值3?6，通入高純氮?dú)?或惰性氣體)10?30min ；
然后加入單體水溶液質(zhì)量0.02?0.08%的偶氮引發(fā)劑V-50和0.002?0.008%的過(guò)硫酸錢，繼續(xù)通入高純氮?dú)?或惰性氣體)5?1min后密封；
保溫瓶中進(jìn)行自然升溫聚合反應(yīng)，根據(jù)單體濃度不同，反應(yīng)時(shí)間為2?4h，最終得到透明膠狀聚合物，即三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺；
(4)后續(xù)加工，將步驟(3)所得三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺造粒、烘干、粉碎后制得陽(yáng)離子聚丙烯酰胺白色固體粉末，即可作為絮凝劑使用。
[0007]所述三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，可以作為污水處理工程水質(zhì)凈化過(guò)程中的絮凝劑使用。
[0008]本發(fā)明的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:
1、由于ETA分子中含有季銨基和環(huán)氧基，在與AM合成E-AM單體后，所合成的E-AM單體具有較為寬泛的PH值使用范圍，表現(xiàn)出聚合活性高，絮凝效果好的特點(diǎn)，同時(shí)由于以DAC作為陽(yáng)離子共聚單體時(shí)比較容易得到高分子量共聚物，因而以E-AM單位和DAC共聚時(shí)能夠較好地發(fā)揮其性能上的互補(bǔ)性，也因此，本發(fā)明在以AM、E-AM、DAC為單體進(jìn)行三元共聚時(shí)，所制備的聚丙烯酰胺能夠表現(xiàn)出既具有高的陽(yáng)離子度，又具有較高分子量的特性，同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)良的絮凝性能，較好的克服了現(xiàn)有的聚丙烯酰胺產(chǎn)品在陽(yáng)離子度和高分子量間的不兼容存在問(wèn)題。
[0009]2、所制備的三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品中，由于加入了一定量的抗壞血酸作為助溶劑，因而本發(fā)明所提供聚酰胺產(chǎn)品具有一定的還原性及鏈轉(zhuǎn)移能力，可降低殘余氧化劑對(duì)最終產(chǎn)物的影響，同時(shí)減少高分子鏈間交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，有利于提高產(chǎn)物的溶解性能。實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所提供的聚丙烯酰胺產(chǎn)品的溶解度較高，因而較為適合作為絮凝劑使用。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
[0011]實(shí)施例1
本實(shí)施例所提供三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，采用如下步驟制備而成:
(1)制備陽(yáng)離子單體E-AM，具體為:按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取ETA(2，3_環(huán)氧丙基三甲基氯化銨)25g (25%),AM (單體丙烯酰胺)25g (25%)，加入蒸餾水50mL (50%)，攪拌充分溶解后置于70°C水浴中反應(yīng)2h，自然冷卻降溫，即可得到陽(yáng)離子單體E-AM ;
(2)制備單體水溶液，具體為，按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取AM(單體丙烯酰胺)15g (15%)、步驟(I)中所制備陽(yáng)離子單體E-AM 5g (5%)、DAC (丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨)5g (5%)，加入75mL (75%)蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解，即可配制出總單體的質(zhì)量濃度為25%的單體水溶液；
(3)三元共聚，向步驟(2)所制備單體水溶液中加入0.05g (單體水溶液質(zhì)量0.05%)的抗壞血酸、0.5g的尿素(單體水溶液質(zhì)量0.5%)、0.04g的絡(luò)合劑乙二胺四乙酸(單體水溶液質(zhì)量0.04%)，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的HCl溶液調(diào)節(jié)pH值至3，通入高純氮?dú)?5min ；
然后加入0.03g (單體水溶液質(zhì)量的0.03%)偶氮引發(fā)劑V-50和0.003g過(guò)硫酸銨(單體水溶液質(zhì)量的0.003%)，繼續(xù)通入高純氮?dú)?min后密封；
保溫瓶中進(jìn)行自然升溫聚合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2h，最終得到透明膠狀聚合物，即三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺；
(4)后續(xù)加工，將步驟(3)所得三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺造粒、烘干、粉碎后制得陽(yáng)離子聚丙烯酰胺白色固體粉末，即可作為絮凝劑使用。
[0012]實(shí)施例2
本實(shí)施例所提供三元共聚陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，采用如下步驟制備而成:
(1)制備陽(yáng)離子單體E-AM，具體為:按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取ETA(2，3_環(huán)氧丙基三甲基氯化銨)30g (30%),AM (單體丙烯酰胺)1g (10%)，加入蒸餾水60mL (60%)，攪拌充分溶解后置于60°C水浴中反應(yīng)3h，自然冷卻降溫，即可得到陽(yáng)離子單體E-AM ;
(2)制備單體水溶液，具體為，按質(zhì)量百分比計(jì)，稱取AM(單體丙烯酰胺)22g (22%)、步驟(I)中所制備陽(yáng)離子單體E-AM 8g (