CN102633940B - 制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用 - Google Patents

制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102633940B
CN102633940B CN201210147323.4A CN201210147323A CN102633940B CN 102633940 B CN102633940 B CN 102633940B CN 201210147323 A CN201210147323 A CN 201210147323A CN 102633940 B CN102633940 B CN 102633940B
Authority
CN
China
Prior art keywords
product
dimethyldiallylammonium chloride
acrylamide copolymer
monomer
acrylamide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210147323.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102633940A (zh
Inventor
张鹏
任伯帜
周义
周红桃
卢镜丞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University of Science and Technology
Original Assignee
Hunan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Science and Technology filed Critical Hunan University of Science and Technology
Priority to CN201210147323.4A priority Critical patent/CN102633940B/zh
Publication of CN102633940A publication Critical patent/CN102633940A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102633940B publication Critical patent/CN102633940B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

本发明公开了一种紫外光引发制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法。本发明采用紫外光照射的方式，以二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体为原料，偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐（VA044）为引发剂，Span-80为乳化剂，二甲苯为连续相，通过反向乳液聚合生成白色胶乳状产物，经过丙酮脱乳，无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物粉状产物，将其应用于处理水环境当中的Hg2+离子，取得了较好的实验结果。采用本发明方法制备的产物溶解性能好，适用范围广，可广泛用于造纸、石油开采、污水处理、污泥脱水等多个行业。

Description

制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用
技术领域
本发明属于高分子化合物的制备及环保工程技术领域，具体涉及一种紫外光照射条件下引发制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法及其应用。
背景技术
当前我国处于经济的快速发展阶段，随之而来的水环境问题也日益突出。尤其是矿产开发、有机合成、石油化工、农药等工业的快速发展，使得大量重金属与有机物进入水体，对水环境造成严重的污染。
在众多水处理方法当中，混凝沉降法作为提高水质处理效率的一种经济、简便的方法备受关注，其中有机高分子絮凝剂更是成为近年来的研究热点。有机高分子聚合物二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物（diallyl dimethyl ammonium chloride and acrylamide，PDA），是阳离子型聚电解质，它具有一般季铵盐阳离子絮凝剂的优点，即正电荷密度高，水溶性好，有絮凝和消毒双重功效，是目前研究活跃的一种絮凝剂。目前PDA的制备方法主要有：水溶液聚合法、反相乳液聚合法、悬浮聚合发等方法。其中由于反相乳液聚合法制得的产品溶解性好、应用方便，所以较多采用该方法，但多数反相乳液聚合法存在步骤繁琐，能耗较高的问题亟需解决。有必要开发一种合成步骤少、能耗低的制备方法。
发明内容
本发明的第一个目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种无需水浴加热，步骤简单，易于工业化生产的制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的方法。
该方法包括如下顺序的步骤：
（1）室温下，将一定量的二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体水溶液加入到反应容器中，控制总单体质量浓度为总反应物的10～40%；
（2）再依次加入一定量的乳化剂油酸失水山梨醇酯即Span-80和连续相二甲苯到反应器中混合均匀，其质量浓度分别控制在总反应物的0.1～2.0%和10～50%；
（3）最后加入引发剂偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐即VA044，其质量浓度控制在总反应物的0.01～0.5%之间，乳化20～60min；
（4）乳化后加入1.0mol/L的乙二胺四乙酸二钠盐即EDTA溶液作为络合剂，其质量浓度控制在总反应物的0.02%～0.5%；
（5）再通入氮气10～60min达到去除氧气的目的；
（6）将上一步处理后所得产物置于紫外灯光照射下进行引发，常温下照射20～120min，熟化30～120min后得到白色胶乳状产物；
（7）将一定量的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；
（8）最后将脱乳后的产物用无水乙醇洗涤，干燥后粉碎成粉状固体即得产品。
更具体地说，步骤（1）中，二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体的摩尔比为10～90：90～10。
步骤（6）所述紫外灯是采用100w～2000w的高压汞灯，其波长220nm ～2000nm，主波长365nm。
本发明的第二个目的在于提供上述方法制备的二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的应用，即将固体产物配成溶液后用于去除水环境中的金属Hg2+离子。
本发明方法制备的聚合产物阳离子度为10～90%，相比于现有技术，本发明的有益效果体现在如下几点：
（1）本发明方法步骤简单、便于操作；
（2）本发明制备方法采用紫外光照射引发聚合工艺，紫外光引发聚合反应所需活化能较低，在室温下就能快速引发聚合，具有节能的优点；
（3）紫外光引发可以克服水溶液加热过程中导致受热不均的缺点，可以使产物特性粘度分布更为均匀；
（4）利用紫外光引发聚合制备PDA的技术先进，所需设备简单、操作简单、投资少，有利于工业化生产；
（5）通过本发明制备的PDA产物性质稳定，易于保存，溶解性能好，便于使用。
具体实施方式
下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1：
（1）室温下，依次加入二甲基二烯丙基氯化铵单体17.5g（质量分数为60%）和丙烯酰胺单体11.5g（将其溶于15mL蒸馏水中）； 
（2）再加入1.0g Span-80、30.0g 二甲苯搅拌混合均匀；
（3）停止搅拌后，再加入引发剂偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐0.08g，乳化30min；
（4）乳化后加入络合剂1.0mol/L的EDTA水溶液0.5mL；
（5）通入氮气30min达到去除氧气的目的；
（6）将其置于紫外光反应装置中，用500W的汞紫外灯照射，反应60min后得到白色胶乳状产物；
（7）将50mL的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；
（8）最后将脱乳后的产物用30mL无水乙醇洗涤；
（9）用乌氏粘度计测定其特性粘度为6.4dL/g；
（10）将二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物置于65℃烘箱中干燥后粉碎成粉状固体使用。
实施例2：
（1）室温下，依次加入二甲基二烯丙基氯化铵单体17.5g（质量分数为60%）和丙烯酰胺单体11.5g（将其溶于15mL蒸馏水中）； 
（2）再加入1.0g Span-80、29.0g 二甲苯搅拌混合均匀；
（3）停止搅拌后，再加入引发剂偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐0.08g，乳化30min；
（4）乳化后加入络合剂1.0mol/L的EDTA水溶液0.5mL；
（5）通入氮气30min达到去除氧气的目的；
（6）将其置于紫外光反应装置中，用500W的汞紫外灯照射，反应55min后得到白色胶乳状产物；
（7）将50mL的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；
（8）最后将脱乳后的产物用30mL无水乙醇洗涤；
（9）用乌氏粘度计测定其特性粘度为8.2dL/g；
（10）将二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物置于65℃烘箱中干燥后粉碎成粉状固体使用。
实施例3：
（1）室温下，依次加入二甲基二烯丙基氯化铵单体15.5g（质量分数为60%）和丙烯酰胺单体14.5g（将其溶于15mL蒸馏水中）； 
（2）再加入1.0g Span-80、29.0g 二甲苯搅拌混合均匀；
（3）停止搅拌后，再加入引发剂偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐0.08g，乳化30min；
（4）乳化后加入络合剂1.0mol/L的EDTA水溶液0.6mL；
（5）通入氮气30min达到去除氧气的目的；
（6）将其置于紫外光反应装置中，用500W的汞紫外灯照射，反应50min后得到白色胶乳状产物；
（7）将50mL的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；
（8）最后将脱乳后的产物用30mL无水乙醇洗涤；
（9）用乌氏粘度计测定其特性粘度为8.1dL/g；
（10）将二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物置于65℃烘箱中干燥后粉碎成粉状固体使用。
将本发明产物对水中Hg2+离子的去除过程如下：
首先，分析待处理水中Hg2+离子的含量；
其次，根据水中Hg2+离子的含量计算二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物的反应量，水中所含投加的絮凝剂二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物的量为0.10～20mg/L。
第三，去除过程为：
（1）将含有Hg2+离子的水输送至反应器中，按上述反应比例，通过加药管向反应器中投加絮凝剂二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物；同时，启动搅拌器将上述水体和所述絮凝剂充分搅拌，（以300r/min的速度搅拌1分钟，然后再以100r/min的速度搅拌3分钟），通过絮凝剂的絮凝作用从而使水环境当中的Hg2+离子浓度下降60%以上；
（2）将步骤（1）处理的水体，静置1～10h；通过絮凝沉降作用使水中絮凝剂二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物及其吸附物沉降到底部。
表一所示是应用本发明产物去除水中Hg2+离子的实验数据表：
本发明的作用机理：水环境中的Hg2+离子被絮凝剂二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺共聚物通过絮凝作用使其沉降从而除去，将水环境中的Hg2+离子絮凝吸附掉60%左右，大大降低水环境中Hg2+离子的浓度。

Claims (1)

1.一种二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的应用，该二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法如下：
(1)室温下，将一定量的二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体水溶液加入到反应容器中，控制总单体质量浓度为总反应物的10～40％；
(2)再依次加入一定量的乳化剂油酸失水山梨醇酯即Span-80和连续相二甲苯到反应器中混合均匀，其质量浓度分别控制在总反应物的0.1～2.0％和10～50％；
(3)最后加入引发剂偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐即VA044，其质量浓度控制在总反应物的0.01～0.5％之间，乳化20～60min；
(4)乳化后加入1.0mol/L的乙二胺四乙酸二钠盐即EDTA溶液作为络合剂，其质量浓度控制在总反应物的0.02％～0.5％；
(5)再通入氮气10～60min达到去除氧气的目的；
(6)将上一步处理后所得产物置于紫外灯光照射下进行引发，常温下照射20～120min，熟化30～120min后得到白色胶乳状产物；
(7)将一定量的丙酮缓慢倒入白色胶乳状产物中，进行脱乳处理；
(8)最后将脱乳后的产物用无水乙醇洗涤，干燥后粉碎成粉状固体即得产品；
步骤(1)中，二甲基二烯丙基氯化铵单体和丙烯酰胺单体的摩尔比为10～90：90～10；
步骤(6)所述紫外灯是采用100w～2000w的高压汞灯，其波长220nm～2000nm，主波长365nm；
其特征在于：将固体产物配成溶液后用于去除水环境中的金属Hg2+离子。
CN201210147323.4A 2012-05-14 2012-05-14 制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用 Expired - Fee Related CN102633940B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210147323.4A CN102633940B (zh) 2012-05-14 2012-05-14 制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210147323.4A CN102633940B (zh) 2012-05-14 2012-05-14 制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102633940A CN102633940A (zh) 2012-08-15
CN102633940B true CN102633940B (zh) 2014-10-15

Family

ID=46618526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210147323.4A Expired - Fee Related CN102633940B (zh) 2012-05-14 2012-05-14 制备二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102633940B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108997528A (zh) * 2018-07-09 2018-12-14 中国海洋石油集团有限公司 污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101544726A (zh) * 2009-05-06 2009-09-30 东营市诺尔化工有限责任公司 阳离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101544726A (zh) * 2009-05-06 2009-09-30 东营市诺尔化工有限责任公司 阳离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘莲英，杨万泰.UV光引发的丙烯酰胺反相乳液聚合.《高分子学报》.2004,(第4期),545-550. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102633940A (zh) 2012-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Du et al. Evaluation of the starch-based flocculants on flocculation of hairwork wastewater
Liu et al. Evaluation of structural effects on the flocculation performance of a co-graft starch-based flocculant
Lu et al. UV-initiated synthesis of a novel chitosan-based flocculant with high flocculation efficiency for algal removal
Ma et al. Flocculation properties and kinetic investigation of polyacrylamide with different cationic monomer content for high turbid water purification
Hu et al. Dewaterability of sewage sludge conditioned with a graft cationic starch-based flocculant: Role of structural characteristics of flocculant
Hu et al. Evaluation of the structural factors for the flocculation performance of a co-graft cationic starch-based flocculant
Li et al. UV-initiated polymerization of acid-and alkali-resistant cationic flocculant P (AM-MAPTAC): synthesis, characterization, and application in sludge dewatering
Guan et al. Effect of template on structure and properties of cationic polyacrylamide: characterization and mechanism
Tang et al. The role of sulfonated chitosan-based flocculant in the treatment of hematite wastewater containing heavy metals
CN104649398B (zh) 有机高分子重金属螯合絮凝剂及其制备方法和应用
CN104556331B (zh) 一种聚合铝‑改性海藻酸钠无机有机复合絮凝剂及其制备方法
Anthony et al. Cationic starch for microalgae and total phosphorus removal from wastewater
Liao et al. Ultrasound-assisted polymerization of P (AM-DMDAAC): Synthesis, characterization and sludge dewatering performance
JP5621260B2 (ja) 廃水の凝集処理方法
Zhou et al. Enhanced municipal sludge dewaterability using an amphiphilic microblocked cationic polyacrylamide synthesized through ultrasonic-initiation: Copolymerization and flocculation mechanisms
Feng et al. Ultrasonic-template technology inducing and regulating cationic microblocks in CPAM: characterization, mechanism and sludge flocculation performance
CN102250291A (zh) 一种两性接枝改性淀粉絮凝剂
Chen et al. Cationic starch-grafted-cationic polyacrylamide based graphene oxide ternary composite flocculant for the enhanced flocculation of oil sludge suspension
CN104725644B (zh) 一种基于天然高分子的两性絮凝剂及其制备方法
CN105199044A (zh) 微波引发模板聚合制备阳离子聚丙烯酰胺的方法
Klein et al. Chemical modification of cashew gum with acrylamide using an ultrasound‐assisted method
Wang et al. Preparation of cationic chitosan-polyacrylamide flocculant and its properties in wastewater treatment
You et al. Fabrication of a cationic polysaccharide for high performance flocculation
CN104448133B (zh) 一种阳离子聚丙烯酰胺的制备方法及应用
CN104387503A (zh) 壳聚糖-还原型谷胱甘肽聚合物的制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141015

Termination date: 20200514