发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提供一种疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法,解决现有的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂絮凝效果差的问题。
本发明是通过以下步骤实现的:
(1)、称取丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯以及表面活性剂混合后,然后加入去离子水搅拌均匀得到质量浓度为20-25%的聚合单体水溶液,所述丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯以及全氟辛基乙基丙烯酸酯的摩尔比为100:15-20:3-4:0.5-0.8,所述的表面活性剂占聚合单体水溶液重量的1-2%;所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合物,二者的质量比为1:1-1.5;
(2)、然后加入乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇、尿素并混合均匀,其中乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇和尿素的用量分别是聚合单体水溶液重量的0.012-0.014%、0.006-0.008%、0.006-0.008%、0.020-0.024%、0.06-0.08%;
(3)、通氮除氧20-25分钟,加入复合引发剂在45-50℃聚合6-7小时;所述的复合引发剂由过硫酸铵、二水合次硫酸氢钠甲醛、过氧化二苯甲酰和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.007-0.008%、0.008-0.009%、0.004-0.005%和0.003-0.004%;
(4)、加入光引发剂,在80-120w的高压汞灯下聚合30-45分钟,所述的光引发剂为2,4-二羟基二苯甲酮和乙二醇的混合物,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.006-0.008%和0.004-0.005%。
(5)、聚合反应完成后,取出胶粒进行造粒、烘干、粉碎、过筛得到疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,所述干燥温度为60-70℃,时间为6-8小时。
上述方案进一步优选为:所述步骤(1)中的聚合单体水溶液的质量浓度为23%(单体浓度过大,得到的产物较难溶解),所述丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯以及全氟辛基乙基丙烯酸酯的摩尔比为100:18:3:0.7(丙烯酸丁酯过高,聚合物水溶性太差,影响絮凝效果);所述的表面活性剂占聚合单体水溶液重量的1.5%;所述的十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1.25;所述步骤(2)中的乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇和尿素的用量分别是聚合单体水溶液重量的0.013%、0.007%、0.007%、0.022%、0.07%;所述步骤(3)中通氮除氧25分钟,加入复合引发剂在40-45℃聚合6.5小时,过硫酸铵、二水合次硫酸氢钠甲醛、过氧化二苯甲酰和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量分别是聚合单体水溶液重量的0.0075%、0.0085%、0.0045%和0.0035%。
上述方案进一步优选为:所述步骤(4)的高压汞灯下聚合时间为45分钟,所述的2,4-二羟基二苯甲酮和乙二醇用量是分别是聚合单体水溶液重量的0.007%和0.0045%。
本发明工艺简单,操作方便、稳定,选用丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为阳离子单体,丙烯酰胺(AM)为非离子单体,丙烯酸丁酯(BA)、全氟辛基乙基丙烯酸酯(FM)为疏水单体,制备的阳离子聚丙烯酰胺的的絮凝作用是在电中和和吸附架桥的基础上,通过改变颗粒的界面性质与增大粒径形成粗大絮体而显现的。既保持现有阳离子高分子絮凝剂的特征,又通过在絮凝剂大分子中引入疏水集基团可以提高聚合物对悬浮颗粒特别是水中有机物的吸附能力,同时絮凝剂具备疏水缔合高聚物的性质,有利于大分子间的相互作用,降低絮体的亲水性能,加快絮体的沉降速度,减小絮凝物的体积,提高絮团强度和滤饼的脱水能力;经过在城市污水处理厂实践证明,絮凝效果大幅度提高。
具体实施方式
实施例1
一种疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯以及表面活性剂混合后,然后加入去离子水搅拌均匀得到质量浓度为20%的聚合单体水溶液,丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯以及全氟辛基乙基丙烯酸酯的摩尔比为100:15:4:0.5,表面活性剂占聚合单体水溶液重量的1%;表面活性剂为十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合物,二者的质量比为1:1;
(2)、然后加入乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇、尿素并混合均匀,其中乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇和尿素的用量分别是聚合单体水溶液重量的0.012%、0.006%、0.006%、0.020%、0.06%;
(3)、通氮除氧20分钟,加入复合引发剂在45-50℃聚合6小时;复合引发剂由过硫酸铵、二水合次硫酸氢钠甲醛、过氧化二苯甲酰和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.007%、0.008%、0.004%和0.003%;
(4)、加入光引发剂,在80w的高压汞灯下聚合30分钟,光引发剂为2,4-二羟基二苯甲酮和乙二醇的混合物,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.006%和0.004%。
(5)、聚合反应完成后,取出胶粒进行造粒、烘干、粉碎、过筛得到疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,所述干燥温度为60℃,时间为6小时。
实施例2
一种疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯以及表面活性剂混合后,然后加入去离子水搅拌均匀得到质量浓度为25%的聚合单体水溶液,丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯以及全氟辛基乙基丙烯酸酯的摩尔比为100:20:3:0.8,表面活性剂占聚合单体水溶液重量的2%;表面活性剂为十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合物,二者的质量比为1:1.5;
(2)、然后加入乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇、尿素并混合均匀,其中乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇和尿素的用量分别是聚合单体水溶液重量的0.014%、0.008%、0.008%、0.024%、0.08%;
(3)、通氮除氧25分钟,加入复合引发剂在45-50℃聚合7小时;复合引发剂由过硫酸铵、二水合次硫酸氢钠甲醛、过氧化二苯甲酰和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.008%、0.009%、0.005%和0.004%;
(4)、加入光引发剂,在120w的高压汞灯下聚合45分钟,光引发剂为2,4-二羟基二苯甲酮和乙二醇的混合物,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.008%和0.005%。
(5)、聚合反应完成后,取出胶粒进行造粒、烘干、粉碎、过筛得到疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,所述干燥温度为70℃,时间为8小时。
实施例3
一种疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯以及表面活性剂混合后,然后加入去离子水搅拌均匀得到质量浓度为23%的聚合单体水溶液,丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸丁酯以及全氟辛基乙基丙烯酸酯的摩尔比为100:18:3:0.7,表面活性剂占聚合单体水溶液重量的1.5%;表面活性剂为十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合物,二者的质量比为1:1-1.25;
(2)、然后加入乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇、尿素并混合均匀,其中乙二胺四乙酸四钠、苯甲酸钠、硼酸、异丙醇和尿素的用量分别是聚合单体水溶液重量的0.013%、0.007%、0.007%、0.022%、0.07%;
(3)、通氮除氧25分钟,加入复合引发剂在48℃聚合6.5小时;复合引发剂由过硫酸铵、二水合次硫酸氢钠甲醛、过氧化二苯甲酰和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.0075%、0.0085%、0.0045%和0.0035%;
(4)、加入光引发剂,在80-120w的高压汞灯下聚合30-45分钟,所述的光引发剂为2,4-二羟基二苯甲酮和乙二醇的混合物,其用量分别是聚合单体水溶液重量的0.007%和0.0045%。
(5)、聚合反应完成后,取出胶粒进行造粒、烘干、粉碎、过筛得到疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂,干燥温度为65℃,时间为7小时。
将实施例1-3制备的疏水改性阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC-BA-FM),测定特性粘数平均为12.6dlg-1,尤其是实施例3制备的疏水改性阳离子聚丙烯酰胺,特性粘数达到了13.83 dlg-1;分别取非离子聚丙烯酰胺(PAM)、阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)、疏水改性聚丙烯酰胺P(AM-BA)和本发明实施例1-3制备的疏水改性阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC-BA-FM) 在城市污水处理厂对污水进行絮凝实验;分别经过2小时絮凝处理后,非离子聚丙烯酰胺(PAM)、疏水改性聚丙烯酰胺P(AM-BA)均分不出明显的界面;阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)和疏水改性阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC-BA-FM)絮凝效果良好,其中阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)絮凝后的上清液透光率在85-90%,而疏水改性阳离子聚丙烯酰P((AM-DAC-BA-FM)) 絮凝后的上清液透光率均大于95%,尤其是实施例3制备的疏水改性阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC-BA-FM) 絮凝后的上清液透光率大于99.5%,絮凝率大于85%,污泥脱水率大于90%;通过以上结果可知,在悬浮液加入带相反电荷的阳离子聚合物后,可以降低胶粒的电位,使粒子易于靠近,并连接在一起形成絮团;加入的聚合物如果再含有疏水基团丙烯酸丁酯(BA)和全氟辛基乙基丙烯酸酯(FM),在水溶液中会因为憎水作用而发生聚集,可以使大分子间产生缔合,容易形成大絮团,提高絮凝效率。