專利名稱：一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)高分子化合物的制備方法，具體說(shuō)是一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的 制備方法。
背景技術(shù)：
絮凝沉淀法是目前處理各種污水的重要方法之一，它通過(guò)投加在被污染水體中的絮 凝劑的架橋凝絮及巻掃作用等除去水中的膠體、固體懸浮物及溶解性有機(jī)物，達(dá)到凈水 的目的。泥沙濁水、含藻污水及煉油、造紙廢水等，多含有表面帶有陰離子的膠體或懸 浮物，其性質(zhì)穩(wěn)定，絮凝沉淀難，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺絮凝劑被廣泛的用于此類污水的 處理。此類絮凝劑目前使用的制備方法多在3(TC以上引發(fā)聚合，也有少數(shù)在5 1(TC下 引發(fā)聚合，這些溫度均不能保證聚合時(shí)聚合反應(yīng)自身產(chǎn)生的聚合熱的迅速放出，使得聚 合溫度偏高，聚合反應(yīng)迅速，所得聚合物絮凝劑分子量小，分子量分布不均勾，各類文 獻(xiàn)資料顯示絮凝劑產(chǎn)品發(fā)黃，甚至呈深黃色，就是聚合過(guò)程溫度偏高的外觀表現(xiàn)。由于 絮凝劑的分子量偏小，絮凝劑使用時(shí)則表現(xiàn)為絮凝時(shí)間長(zhǎng)，用量大(一般大于100mg/L)， 除濁率和COD去除率不高的缺陷，凈水處理效果不理想。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于含有較多陰離子污物的水體處理時(shí)，具有單位體積用 量小、處理效果好的疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在低溫下將聚合體系凍結(jié)后，再在一定 溫度下自然緩慢升溫使聚合體系在較低的溫度下緩慢進(jìn)行聚合反應(yīng)，能形成大分子聚合 物，從而制得分子量大且均勻的無(wú)色透明的絮凝劑產(chǎn)品。將此絮凝劑用于含有較多陰離 子污物的水體處理時(shí)，具有單位體積用量小、處理效果好，生成的絮團(tuán)粗大、不易破碎 的特點(diǎn)，藻類污水除濁率達(dá)98. 2%，高濁污水的除濁率達(dá)94. 3%;同時(shí)可通過(guò)巻掃和吸 附作用去除污水中的可溶性雜質(zhì)降低污水的C0D值?；谏鲜?，本發(fā)明提供的一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，該制備方法包括 如下步驟-a、將丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨及陽(yáng)離子表面活性劑用少量水溶解， 同時(shí)通氮除氧；b、 加入丙烯酸丁酯及一定量的水，配成總質(zhì)量濃度為20 40%的溶液，再通氮除氧;c、 加入引發(fā)劑，密封；d、 在-18 -12。C下冷卻，直至溶液完全凍結(jié)；e、 在30 35。C下待完全溶解后，再靜置2-4h即得；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酸丁酯三種單體的摩爾比為4: 1 3: 0.2 0.3，步驟a、 b、 c均在可攪拌的情況下、且溫度控制在0 3。C之間進(jìn)行。 在步驟b中，調(diào)節(jié)pH為4 6。 所述的陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。 所述的引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的0. 1 0. 2%。所述的引發(fā)劑為氧化還原引發(fā)劑，由亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀和尿素按質(zhì)量比h 1: 1組成。所述的引發(fā)劑還含有偶氮引發(fā)劑偶氮二異丁腈，偶氮引發(fā)劑與氧化還原引發(fā)劑的質(zhì) 量比為1: 1.5 2.5。具體化學(xué)反應(yīng)式如下<formula>formula see original document page 4</formula>本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、 采用在-18 -12'C下冷凍后自然緩慢升溫的聚合方式，使得單體聚合產(chǎn)生的聚 合熱通過(guò)由冰轉(zhuǎn)變?yōu)樗南嘧冞^(guò)程及水的升溫過(guò)程迅速帶走，保證聚合體系保持較恒定 的低溫，克服由于聚合產(chǎn)物黏度大、散熱困難導(dǎo)致聚合體系溫度偏高，聚合物分子量小、 分子分布寬的缺陷；且聚合過(guò)程中隨著溫度的升高，弓l發(fā)反應(yīng)的自由基的數(shù)量和活性逐 漸增大，引發(fā)單體緩慢聚合，有利于生成大分子聚合物。2、 聚合時(shí)的pH調(diào)節(jié)至4 6，可以克服由于pH值低，單體分子內(nèi)或分子間形成酰 亞胺，導(dǎo)致生成含支鏈或交聯(lián)型的產(chǎn)物，絮凝劑的溶解性差的缺陷；同時(shí)克服pH值較 高，鏈轉(zhuǎn)移的速率大，難以形成大分子，特性黏度偏低的缺陷。3、引發(fā)劑除采用傳統(tǒng)的過(guò)硫酸鉀、亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)劑外，還添加尿素和 偶氮引發(fā)劑一偶氮二異丁腈。其中尿素即作為氧化還原引發(fā)劑，參與氧化還原反應(yīng)釋放 自由基，同時(shí)也可作為助溶劑，增加絮凝劑的溶解性能；偶氮引發(fā)劑可在聚合后期二次 引發(fā)單體聚合，降低產(chǎn)品中殘余單體的含量，提高聚合物的相對(duì)分子量。4、 本發(fā)明中疏水基團(tuán)的引入使聚合物的親水性能降低，在懸浮顆粒上的吸附能力增 強(qiáng)；同時(shí)，疏水基團(tuán)在水溶液中發(fā)生締合作用，使聚合物間的相互作用增強(qiáng)。以上兩種 效應(yīng)使疏水締合絮凝劑具有更強(qiáng)的吸附架橋作用，從而獲得更強(qiáng)的絮凝能力。5、 所得的絮凝劑分子長(zhǎng)鏈上既有酰胺基團(tuán)，又有大量帶正電荷的陽(yáng)離子基團(tuán)，在 酸性、堿性環(huán)境下均呈現(xiàn)陽(yáng)離子性，對(duì)帶負(fù)電的懸浮顆?；蚰z體進(jìn)行絮凝沉淀可同時(shí)具 有電中和性，以及吸附和橋聯(lián)的綜合性能，絮凝作用迅速、徹底。用于污水處理時(shí)，快 速完成發(fā)生沉降，用量小于20mg/L,對(duì)藻類污水除濁率達(dá)到98. 2%，高濁污水的除濁率 達(dá)94. 3%;同時(shí)通過(guò)巻掃和吸附作用去除污水中的可溶性雜質(zhì)降低污水的COD值。6、 本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，聚合反應(yīng)緩和，易控制，后期反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，無(wú)需攪拌， 設(shè)備成本低。
具體實(shí)施方式
以下列舉本發(fā)明的一些優(yōu)選的具體實(shí)施例，以助于進(jìn)一步理解發(fā)明，但本發(fā)明的范 圍并不局限于此。以下實(shí)施例中各原料的來(lái)源為丙烯酰胺天津市大茂化學(xué)試劑廠，純度為分析純；丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨淄博市臨淄萬(wàn)多福精細(xì)化學(xué)品廠，純度為工業(yè)級(jí)，質(zhì) 量含量為80%的水溶液；十六烷基三甲基溴化銨天津福晨化學(xué)試劑廠，分析純；過(guò)硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、尿素、偶氮二異丁腈天津市大茂化學(xué)試劑廠，均為分析純。實(shí)施例1:a、 在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口的250mL的燒瓶中，加入 12g丙烯酰胺、0.2g十六烷基三甲基溴化銨，用少量水?dāng)嚢枞芙?，放入冰水混合物中?通氮除氧，再加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨9.2mL，用HCl調(diào)節(jié)至pH二4;b、 加入丙烯酸丁酯1.2g，加水36mL，繼續(xù)通氮攪拌25min;c、 分別加入質(zhì)量百分濃度1%亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀、尿素水溶液各2. 5raL，質(zhì)量百分濃度1%偶氮二異丁腈1. 2mL，通氮狀況下迅速攪拌后密封；d、 -181:的溫度下冷凍至溶液完全結(jié)冰；e、 在30土2。C下待完全溶解后，再靜置4h得無(wú)色膠狀絮凝劑；步驟a、 b、 c的溫度控制在rc。用黏度法測(cè)試產(chǎn)品的特性黏度為926mL/g，陽(yáng)離子摩爾分?jǐn)?shù)36.4%，對(duì)藻類污水的 除濁率達(dá)88. 1%， COD去除率86. 3%，對(duì)高嶺土模擬高濁水的除濁率達(dá)94. 3%。實(shí)施例2:a、 在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口的250mL的燒瓶中，加入 6g丙烯酰胺、0.5g十六烷基三甲基溴化銨，加入少量水?dāng)嚢枞芙?，放入冰水混合物中?通氮除氧，再加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨60mL,攪拌均勻，用HCl調(diào)節(jié)至pH二5;b、 加入丙烯酸丁酯0.6g，加入70mL水，繼續(xù)通氮攪拌30min;c、 分別加入質(zhì)量百分濃度1%亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀、尿素水溶液各5. 5mL，質(zhì)量 百分濃度1%偶氮二異丁腈3. OmL，通氮狀況下迅速攪拌后密封；d、 -17"的溫度下冷凍至溶液完全結(jié)冰；e、在室溫30土2。C下待完全溶解后，再靜置3.5h得無(wú)色膠狀絮凝劑。 步驟a、 b、 c的溫度控制在2'C。用黏度法測(cè)試產(chǎn)品的特性黏度為525mL/g，陽(yáng)離子摩爾分?jǐn)?shù)74. 3%，對(duì)藻類污水的 除濁率達(dá)98. 2%， COD去除率95. 6%，對(duì)高嶺土模擬高濁水的除濁率達(dá)82. 3%。實(shí)施例3:a、 在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口的250mL的燒瓶中，加入 6g丙烯酰胺、0.5g十六烷基三甲基溴化銨，加入少量水?dāng)嚢枞芙?，放入冰水混合物中?通氮除氧，再加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨60mL，攪拌均勻，用HCl調(diào)節(jié)至pH二5;b、 加入丙烯酸丁酯1.2g，加水70mL，繼續(xù)通氮攪拌25min;c、 分別加入質(zhì)量百分濃度1%亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀、尿素水溶液各5. 8mL，質(zhì)量 百分濃度1%偶氮二異丁腈3. 2mL，通氮狀況下迅速攪拌后密封；d、 -16"C的溫度下冷凍至溶液完全結(jié)冰；e、在室溫30士2。C下待完全溶解后，再靜置3h即得無(wú)色膠狀絮凝劑。 步驟a、 b、 c的溫度控制在3'C。用黏度法測(cè)試產(chǎn)品的特性黏度為473mL/g，陽(yáng)離子摩爾分?jǐn)?shù)74.8%，對(duì)藻類污水的除濁率達(dá)93. 1%， COD去除率88. 2%，對(duì)高嶺土模擬高濁水的除濁率達(dá)80. 5%。 實(shí)施例4:a、 在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口的250mL的燒瓶中，加入 6g丙烯酰胺、0.5g十六烷基三甲基溴化銨，加入少量水?dāng)嚢枞芙猓湃氡旌衔镏校?通氮除氧，再加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨60mL，攪拌均勻，用HCl調(diào)節(jié)至pH二6;b、 加入丙烯酸丁酯0.6g，加水70mL，繼續(xù)通氮攪拌25min;c、 加入質(zhì)量百分濃度1%亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀、尿素水溶液各5.5mL，質(zhì)量百分 濃度1%的偶氮二異丁腈3. OmL，通氮狀況下迅速攪拌后密封；d、 -15"C的溫度下冷凍至溶液完全結(jié)冰；e、在室溫30士2t:下待完全溶解后，再靜置2.5h得無(wú)色膠狀絮凝劑。 步驟a、 b、 c的溫度控制在(TC。用黏度法測(cè)試產(chǎn)品的特性黏度為471mL/g，陽(yáng)離子摩爾分?jǐn)?shù)74. 1%，對(duì)藻類污水的 除濁率達(dá)92. 8%， COD去除率80. 2%，對(duì)高嶺土模擬高濁水的除濁率達(dá)79. 3%。實(shí)施例5:a、 在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口的1000niL的燒瓶中，加入 ^g丙烯酰胺、2.0g十六垸基三甲基溴化銨，加入少量水溶解，放入冰水混合物中，通 氮除氧，再加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨240mL，攪拌均勻，用HCl調(diào)節(jié)至pH二5;b、 加入丙烯酸丁酯2.4g,加水280mL，繼續(xù)通氮攪拌15min;c、 分別加入質(zhì)量百分濃度1%亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀各22. OmL，質(zhì)量百分濃度1% 的偶氮二異丁腈12. OmL，通氮狀況下迅速攪拌后密封；d、 -14t:的溫度下冷凍至溶液完全結(jié)冰；e、在室溫30士2。C下待完全溶解后，再靜置2h得無(wú)色膠狀絮凝劑。步驟a、 b、 c的溫度控制在rc。用黏度法測(cè)試產(chǎn)品的特性黏度為514mL/g，陽(yáng)離子摩爾分?jǐn)?shù)72.3%，對(duì)藻類污水的 除濁率達(dá)95. 7%， COD去除率93. 2%，對(duì)高嶺土模擬高濁水的除濁率達(dá)79. 6%。實(shí)施例6:a、在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口的1000mL的燒瓶中，加入 60g丙烯酰胺、l.Og十六烷基三甲基溴化銨，加入少量水?dāng)嚢枞芙猓湃氡旌衔镏校?通氮除氧，再加入46mL丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，用HCl調(diào)節(jié)至pH二4;b、 丙烯酸丁酯6g，加水180mL，繼續(xù)通氮攪拌15min后；c、 分別加入質(zhì)量百分濃度1%亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀、尿素水溶液各10. OmL，質(zhì)量 百分濃度1%偶氮二異丁腈6. OmL，通氮狀況下迅速攪拌后密封；d、 -121:的溫度下冷凍直至溶液完全結(jié)冰；e、在室溫30土2'C下待完全溶解后，再靜置2h得無(wú)色膠狀絮凝劑。步驟a、 b、 c的溫度控制在rc。用黏度法測(cè)試產(chǎn)品的特性黏度為905mL/g，陽(yáng)離子摩爾分?jǐn)?shù)34. 3%，對(duì)藻類污水的 除濁率達(dá)84.6%， COD去除率83.4%,對(duì)高嶺土模擬高濁水的除濁率達(dá)92. 0%。
權(quán)利要求
1、一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，該制備方法包括如下步驟a、將丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨及陽(yáng)離子表面活性劑用少量水溶解，同時(shí)通氮除氧；b、加入丙烯酸丁酯及一定量的水，配成總質(zhì)量濃度為20～40％的溶液，再通氮除氧；c、加入引發(fā)劑，密封；d、在-18～-12℃下冷卻，直至溶液完全凍結(jié)；e、在30～35℃下待完全溶解后，再靜置2-4h即得；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酸丁酯三種單體的摩爾比為4∶1～3∶0.2～0.3，步驟a、b、c均在可攪拌的情況下、且溫度控制在0～3℃之間進(jìn)行。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征是在步 驟b中，調(diào)節(jié)pH為4 6。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征是所述 的陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征是所述 的引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的0. 1 0. 2%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征是所述的引發(fā)劑為氧化還原引發(fā)劑，由亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀和尿素按質(zhì)量比l: 1: l組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征是所述 的引發(fā)劑還含有偶氮引發(fā)劑偶氮二異丁腈，偶氮引發(fā)劑與氧化還原引發(fā)劑的質(zhì)量比為1: 1.5 2.5。
全文摘要
一種疏水改性陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，該制備方法包括如下步驟a.將丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨及陽(yáng)離子表面活性劑用少量水溶解，同時(shí)通氮除氧；b.加入丙烯酸丁酯及一定量的水，配成總質(zhì)量濃度為20～40％的溶液，再通氮除氧；c.加入引發(fā)劑，密封；d.在-18～-12℃下冷卻，直至溶液完全凍結(jié)；e.在30～35℃下，待完全溶解后，再靜置2-4h即得；其中丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和丙烯酸丁酯三種單體的摩爾比為4∶1～3∶0.2～0.3，步驟a、b、c均在可攪拌的情況下、且溫度控制在0～3℃之間進(jìn)行。該絮凝劑用于含有較多陰離子污物的水體處理時(shí)，具有單位體積用量小、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/52GK101269866SQ20081002773
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者志 梁, 王春曉, 利 董 申請(qǐng)人:茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院