CN101648740A - 阳离子絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳离子絮凝剂及其制备方法，制备方法包括如下步骤：(1)将总重量10－30％的混合单体溶液、总重量10－30％的引发剂溶液、分散介质、还原剂和水溶性交联剂在水中，氮气气氛下反应，(2)然后同时加入余量的混合单体溶液和余量的引发剂溶液，反应，获得产品；所述的混合单体溶液为非离子单体和阳离子单体的混合水溶液。本发明简化了生产工艺，降低的生产成本，提高了产品质量，减少了环境污染。

Description

阳离子絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种阳离子絮凝剂及其制备方法。

背景技术

水处理絮凝技术，是指在废水中投加絮凝剂，对水体中的胶体、悬浮固液体以及溶解性有机物通过物理化学作用，而去除其中的COD、色度、悬浮体等，使废水的水质得到净化。目前使用较为广泛的是聚合氯化铝，缺点主要有投加量大、絮体体积大、沉淀速度慢、脱水困难、效率低、处理费用高等。

近年来，有机高分子絮凝剂发展迅速，具有品种多，用量少，生渣少，易于固液分离以及减少设备腐蚀等优点，在水处理领域占有越来越重要的地位。如CN1247838A披露了一种阳离子型高分子絮凝剂，它是采用聚丙烯酰胺、甲醛、二甲胺为主要材料，通过曼尼兹反应，得到的胺甲基聚丙烯酰胺的胶体。该方法存在工艺过程烦琐且得到的絮凝剂有效含量低等缺点。中国专利CN1336391A披露了一种阳离子絮凝剂，它是采用无机铵盐、脂肪醛、二氰二胺为主要材料，经缩聚反应而得到。该方法得到的絮凝剂分子量较低，絮凝架桥能力差等确定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有良好流动性、速溶性、高固含量和高分子量的阳离子絮凝剂，以及该阳离子絮凝剂的制备方法。

本发明的制备方法，包括如下步骤：

将总重量10-30％的混合单体溶液、总重量10-30％的引发剂溶液、分散介质、还原剂和水溶性交联剂在水中，氮气气氛下，70-85℃反应15-30分钟，然后同时加入余量的混合单体溶液和余量的引发剂溶液，优选的，混合单体溶液在1.5～2.5小时内加完，引发剂溶液在2～3小时内加完，继续反应1～2小时，获得产品；

所述的混合单体溶液为非离子单体和阳离子单体的混合水溶液，非离子单体的重量浓度为40～50％；

所述的引发剂溶液的重量浓度为0.1～1.0％；

所述的非离子单体为丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺等中的一种；

所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵等中的一种以上；

所述的分散介质为聚氧化乙烯(PEO)，重均分子量为10000-50000；

所述的水溶性交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾等中的一种；

所述的还原剂为二乙醇胺、三乙醇胺、二乙胺或三乙胺等的一种；

各个组分的重量用量为：

非离子单体   70～100重量份

阳离子单体   15～50重量份

水           100～240重量份；

分散介质重量用量为单体总量的1-5％；

引发剂重量用量为单体总量的0.01-0.08％；

水溶性交联剂重量用量为单体总量的5-20ppm；

还原剂重量用量为单体总量的0.01-0.1％。

本发明有益效果在于：采用水介质分散聚合法，简化了生产工艺，降低的生产成本，生产工艺易于控制，易于实施，提高了产品质量，减少了环境污染。所制得的产品是高分子活性组分在水相中均匀、稳定分散的液体，固含量高且溶解性好，易于制备和使用。使用时不需要庞大的溶解设备，可以在管道中直接注入，便于自动化操作和准确计量，节省人力，使用时无有害的有机溶剂，杜绝了对环境的二次污染，有利于环境保护和节约能源

具体实施方式

实施例1

将142克重量浓度为50％的丙烯酰胺溶液与24.8克重量浓度为65％的二甲基二烯丙基氯化铵混合，为A溶液；

将0.07克过硫酸铵溶解在20克去离子水里，为B溶液；

在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入103.5克去离子水、0.87克聚氧化乙烯(分子量为20000)搅拌溶解后，加入还原剂三乙醇胺0.087克搅拌均匀、加入17克A溶液、2克B溶液及4.0×10^-6克的水溶性交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

充氮去氧30分钟后，加热升温，当体系温度升至85℃，反应30分钟，然后同时滴加溶液A和B，A的滴加时间为2个小时，B的滴加时间为2.5个小时，滴加完毕后，在此温度下反应两个小时后，开始降温，温度降至40℃，出料，测其固含量为30.01％，用凝胶色谱法测得聚合物的重均分子量为5.1*10⁶。

实施例2

142克50％的丙烯酰胺溶液与55.4克75％的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合均匀；为A溶液；

0.06克过硫酸铵溶解在20克去离子水里；为B溶液；

在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入157克去离子水、2.25克聚氧化乙烯(分子量为20000)搅拌溶解后，加入还原剂三乙醇胺0.067克搅拌均匀、加入19.7克A溶液、2克B溶液及7.0×10^-6克的水溶性交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

充氮去氧30分钟后，加热升温，当体系温度升至80℃，反应30分钟，然后同时滴加溶液A和B，A的滴加时间为2个小时，B的滴加时间为2.5个小时，滴加完毕后，在此温度下反应两个小时后，开始降温，温度降至45℃，出料，测其固含量为29.98％，用凝胶色谱法测得聚合物的重均分子量为6.5*10⁶。

实施例3

142克50％的丙烯酰胺溶液与74.5克65％的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合均匀；为A溶液；

0.05克过硫酸铵溶解在20克去离子水里；为B溶液；

在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入161.5克去离子水、4.78克聚氧化乙烯(分子量为20000)搅拌溶解后，加入还原剂三乙醇胺0.06克搅拌均匀、加入21.6克A溶液、2克B溶液及1.0×10^-5克的水溶性交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

充氮去氧30分钟后，加热升温，当体系温度升至75℃，反应30分钟，然后同时滴加溶液A和B，A的滴加时间为2个小时，B的滴加时间为2.5个小时，滴加完毕后，在此温度下反应两个小时后，开始降温，温度降至45℃，出料，测其固含量为30.2％，用凝胶色谱法测得聚合物的重均分子量为7.4*10⁶。

实施例4

142克50％的丙烯酰胺溶液与20.86克65％的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、77.54克75％的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合均匀；为A溶液；

0.014克过硫酸铵溶解在20克去离子水里；为B溶液；

在装有温度计、电动搅拌、回流冷凝器和滴加管道的1000毫升的四口烧瓶中加入215.3克去离子水、7.13克聚氧化乙烯(分子量为20000)搅拌溶解后，加入还原剂三乙醇胺0.014克搅拌均匀、24克A溶液、2克B溶液及2.1×10^-5克的水溶性交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

充氮去氧30分钟后，加热升温，当体系温度升至70℃，反应30分钟，然后同时滴加溶液A和B，A的滴加时间为2个小时，B的滴加时间为2.5个小时，滴加完毕后，在此温度下反应两个小时后，开始降温，温度降至45℃，出料，测其固含量为30.2％，用凝胶色谱法测得聚合物的重均分子量为9.8*10⁶。

Claims (8)

1.阳离子絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将总重量10-30％的混合单体溶液、总重量10-30％的引发剂溶液、分散介质、还原剂和水溶性交联剂在水中，氮气气氛下反应，(2)然后同时加入余量的混合单体溶液和余量的引发剂溶液，反应，获得产品；

所述的混合单体溶液为非离子单体和阳离子单体的混合水溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合单体溶液中，非离子单体的重量浓度为40～50％；所述的引发剂溶液的重量浓度为0.1～1.0％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，混合单体溶液在1.5～2.5小时内加完，引发剂溶液在2～3小时内加完。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的非离子单体为丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺中的一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分散介质为聚氧化乙烯(PEO)，重均分子量为10000-50000；所述的水溶性交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺；所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾等中的一种；所述的还原剂为二乙醇胺、三乙醇胺、二乙胺或三乙胺等的一种。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，各个组分的重量用量为：

非离子单体        70～100重量份

阳离子单体        15～50重量份

水                100～240重量份；

分散介质重量用量为单体总量的1-5％；

引发剂重量用量为单体总量的0.01-0.08％；

水溶性交联剂重量用量为单体总量的5-20ppm；

还原剂重量用量为单体总量的0.01-0.1％。

8.根据权利要求1～7任一项所述方法制备的阳离子絮凝剂。