CN103910423A - 一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂及其制备方法，其特征在于：它由单独存放的A剂和B剂组成，A剂与B剂的质量为1:1-2；所述的A剂为三聚氰胺、尿素和醛类物质缩合反应生成的交联聚合物经聚硅酸改性得到的，起消粘作用，所述的B剂为尿素、非离子单体和阳离子单体通过聚合反应形成的聚合物，起凝聚作用。该漆雾凝聚剂成本低，漆雾去除率高。

Description

一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种漆雾凝聚剂，具体是一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾絮凝剂及其制备方法。

背景技术

随着现代化学的飞速进步，絮凝剂的研制越来越受到重视，现在絮凝剂的研发呈现出向高分子，复合多功能型的方向发展，聚硅酸改性在这方面表现的尤为突出。

目前主要的混凝剂分为有机和无机两类，以有机的絮凝剂为主。有机絮凝剂具有用量少，絮凝能力强，使用pH 范围大，沉淀效果好等多种优点，但是该物质价格较高，且残余单体是具有生物毒性的，有些还有“三致”效应( 致畸、致癌、致突变)，因此对于有机絮凝剂的使用安全问题一直是技术瓶颈，如何研制出一种安全高效的新型漆雾凝聚剂是目前急待解决的重要课题。

中国专利“聚合硅酸- 硫酸铝及其生产工艺”(公开号CN 1082006A) 通过直接提高Al2O3 的浓度来提高絮凝剂的稳定性和絮凝效果。但其时间持续时间长，所需要的能源消耗相对较高，需要对其制备工艺进行改进和提高。

    中国专利“聚合硅酸氯化铝及其制备工艺”(公开号CN 1915851A) 中通过一系列反应最终制备得到聚合硅酸氯化铝。铝酸钙粉的硅和铝在盐酸中溶出，该工艺反应过程繁琐，制备成本较高，需要进一步提高其性价比。

为此我们以聚硅酸改性三聚氰胺为主要原料制备出了一种具有明显的经济与环境效益的新型漆雾凝聚剂，其在原料组成和制备工艺上都较传统漆雾凝聚剂明显不同，制备工艺简单，路线短，性能稳定，产品的性价比和安全性比目前已有的产品更高，更具市场竞争力。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂及其制备方法，该漆雾凝聚剂成本低，漆雾去除率高。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案：

一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂，其特征在于：它由单独存放的A剂和B剂组成，A剂与B剂的质量比为1:1-2；所述的A剂为三聚氰胺、尿素和醛类物质缩合反应生成的交联聚合物经聚硅酸改性得到的，起消粘作用，所述的B剂为尿素、非离子单体和阳离子单体通过聚合反应形成的聚合物，起凝聚作用。

按上述方案，所述的聚硅酸改性是将三聚氰胺、尿素和醛类物质缩合反应生成的交联聚合物与聚硅酸溶液按两者的质量比为1-2：1混合，在温度40-45℃的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为1.8-2.2，陈化。

上述聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1 A剂的配制：

    （1）将三聚氰胺，尿素和醛类物质按其摩尔比为1：1：1-4混合，升温至65-90℃，调节pH在7-10之间，待三聚氰胺全部溶解后，加酸调节pH为2-4，继续反应2-6h，制得澄清透明溶液；

（2）用稀硫酸逐步加入到硅酸钠溶液中，调节pH值在1.8-2.2,活化，得到聚硅酸溶液；

    （3）将步骤（1）中的溶液与步骤（2）中制得的聚硅酸溶液两者的质量比为1-2：1混合，在温度40-45℃的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为1.8-2.2，陈化，制得聚硅酸改性的三聚氰胺、尿素和醛类物质缩合反应生成的交联聚合物，即得到A剂。

2 B剂的配制：将5-30 重量份的尿素与350-750 重量份水溶解，然后加入100-650重量份的非离子单体及20-90重量份的阳离子单体，混合均匀，在20-90℃聚合反应2-24 小时，得到粘稠状的透明溶液（该溶液即为阳离子聚丙烯酰胺），即为B剂；

3 将A剂和B剂分别包装，得到聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂。

按上述方案，步骤1（1）中所述的醛类物质为甲醛、乙醛、丙醛、乙二醛、聚甲醛中的一种，优选甲醛。

按上述方案，步骤1（1）中所述的酸选自无机酸，如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、硼酸、高氯酸中的一种或多种按任意配比的混合物。

按上述方案，步骤1（2）中所述的硅酸钠溶液的质量浓度为10-50wt%，优选为30-40wt%。

    按上述方案，步骤1（1）中所述的三聚氰胺、尿素和醛类的摩尔比优选为1：1：2.5-3.5。优选该比例可保证三者的反应完全，由此更好地保证和提高A剂的稳定性。

按上述方案，步骤2中所述的非离子单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种，优先选择为丙烯酰胺。

按上述方案，步骤2中所述的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵中的一种。  

按上述方案，步骤2中通过聚合反应所得的聚合物的分子量为800-1500万。

上述聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，其特征在于它包括如下步骤：将含漆雾的工业水调节pH值为8-9；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的A剂，搅拌；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的B剂，搅拌至漆渣上浮，静置；进行漆渣打捞。

按上述方案，所述A剂、B剂和含漆雾的工业水的质量比为1：1-2：700-1000。

按上述方案，所述含漆雾的工业水中工业水与所含漆雾质量比为350-500：2.5-5。

本发明中由三聚氰胺，尿素和醛类物质按设定比例经羟甲基化反应，进而经缩合反应生成的聚合物经聚硅酸改性即催化聚合后形成的A剂稳定性高，可以解除油漆的粘性，并吸附漆雾形成凝聚粒子，然后在碰撞作用下，这些凝聚粒子又凝聚成初絮体，使之不能粘附堵塞循环管道；经非离子单体及阳离子单体通过聚合作用形成的聚合物（阳离子聚丙烯酰胺）即B剂能够在静电引力、范德华力和氢键力等作用下与胶粒发生吸附桥连作用，而可通过吸附-电中和作用，桥联作用和沉析物卷扫作用等，使初絮体变成块状的絮凝物，便于打捞，实现漆水分离。 

本发明的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的优点是：

1、本发明的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂，适用于含漆雾的工业废水的净化处理；

2、本发明的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂工艺简单，容易生产，产品性能稳定，产品性价比和安全性比目前已有的产品更高； 

3、使用安全；残余单体含量少。

4、本发明的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂絮凝颗粒大，密度小，相比传统絮凝剂，漆渣上浮速度更快，时间更短，便于漆渣打捞；

4、本发明的聚硅酸改性漆雾凝聚剂，其原料来源广泛，价格便宜，处理工业水用量少，性价比指标明显优于传统凝聚剂，具有明显的经济效益和推广应用价值。

5、本发明的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂，对工业水中漆雾凝聚效果显著，漆雾去除率高,性能优良，质量稳定。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，它包括如下步骤：

1）A剂的配制：

    （1）反应物摩尔比为：三聚氰胺：尿素：甲醛=1：1：1，升温至65℃，调节pH到7，待三聚氰胺全部溶解后，加硫酸调节pH为2，继续反应2h，制得澄清透明溶液；

（2）用稀硫酸逐步加入到硅酸钠溶液中，调节pH值在1.8，活化，得到聚硅酸溶液；

    （3）将步骤（1）中的溶液与步骤（2）中制得的聚硅酸溶液按两者的质量比为1：1进行混合，在温度40℃ 的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为1.8,陈化。制得聚硅酸改性三聚氰胺，即得到A剂。

2）B剂的配制：将5重量份的尿素与350重量份水溶解，然后加入100重量份的的非离子单体丙烯酰胺及20重量份的阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵，混合均匀，在20℃聚合反应2小时，得到粘稠状的透明溶液（该溶液即为阳离子聚丙烯酰胺），即为B剂；

3）将A剂和B剂分别包装，得到聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂。

应用：

上述聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，它包括如下步骤：

将含漆雾的工业水调节pH值为8；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的A剂，搅拌；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的B剂，搅拌至漆渣上浮，静置；进行漆渣打捞，其中加入的A剂、B剂、含漆雾的工业水的质量比为1：2：700。所述含漆雾的工业水中工业水与所含漆雾质量比为350：2.5。

经测定，该漆雾凝聚剂的漆雾去除率达到97.50%。

实施例2

聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，它包括如下步骤：

1）A剂的配制：

    （1）反应物摩尔比为：三聚氰胺：尿素：乙醛=1：1：2，升温至75℃，调节pH为8，待三聚氰胺全部溶解后，加酸调节pH为3，继续反应4h，制得澄清透明溶液；

（2）用稀硫酸逐步加入到硅酸钠溶液中，调节pH值在2.0,活化，得到聚硅酸溶液；

    （3）将步骤（1）中的溶液与步骤（2）中制得的聚硅酸溶液按两者的质量比为1：1进行混合，在温度40℃ 的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为2.0,陈化。制得聚硅酸改性三聚氰胺，即得到A剂。

2）B剂的配制：将15 重量份的尿素与450 重量份水溶解，然后加入350重量份的的非离子单体甲基丙烯酰胺及40重量份的阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合均匀，在30℃聚合反应10 小时，得到粘稠状的透明溶液（该溶液即为阳离子聚丙烯酰胺），即为B剂；

3）将A剂和B剂分别包装，得到聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂。

应用：

上述聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，它包括如下步骤：

将含漆雾的工业水调节pH值为8；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的A剂，搅拌；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的B剂，搅拌至漆渣上浮，静置；进行漆渣打捞，其中加入的A剂、B剂、含漆雾的工业水的质量比为1：2：800。所述含漆雾的工业水中工业水与所含漆雾质量比为400：3。

经测定，该漆雾凝聚剂的漆雾去除率达到98.50%。

实施例3

一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，它包括如下步骤：

1）A剂的配制：

    （1）反应物摩尔比为：三聚氰胺：尿素：聚甲醛=1：1：3，升温至80℃，调节pH为9，待三聚氰胺全部溶解后，加酸调节pH为3，继续反应5h，制得澄清透明溶液；

（2）用稀硫酸逐步加入到硅酸钠溶液中，调节pH值在2,活化，得到聚硅酸溶液；

    （3）将步骤（1）中的溶液与步骤（2）中制得的聚硅酸溶液按两者的质量比为2：1进行混合，在温度45℃ 的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为2,陈化。制得聚硅酸改性三聚氰胺，即得到A剂。

2）B剂的配制：将25重量份的尿素与550 重量份水溶解，然后加入500重量份的的非离子单体N,N-二甲基丙烯酰胺及70重量份的阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵，混合均匀，在75℃聚合反应20 小时，得到粘稠状的透明溶液（该溶液即为阳离子聚丙烯酰胺），即为B剂；

3）将A剂和B剂分别包装，得到聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂。

应用：

上述聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，它包括如下步骤：将含漆雾的工业水调节pH值为8；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的A剂，搅拌；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的B剂，搅拌至漆渣上浮，静置；进行漆渣打捞，其中加入的A剂、B剂、含漆雾的工业水的质量比为1：2：900。所述含漆雾的工业水中工业水与所含漆雾质量比为450：5。

经测定，该漆雾凝聚剂的漆雾去除率达到97.00%。

实施例4

一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，它包括如下步骤：

1）A剂的配制：

    （1）反应物摩尔比为：三聚氰胺：尿素：甲醛=1：1：4，升温至90℃，调节pH为10，待三聚氰胺全部溶解后，加酸调节pH为4，继续反应6h，制得澄清透明溶液；

（2）用稀硫酸逐步加入到硅酸钠溶液中，调节pH值在2.2,活化，得到聚硅酸溶液；

    （3）将步骤（1）中的溶液与步骤（2）中制得的聚硅酸溶液按两者的质量比为2：1进行混合，在温度45℃ 的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为.2,陈化。制得聚硅酸改性三聚氰胺，即得到A剂。

2）B剂的配制：将30 重量份的尿素与750 重量份水溶解，然后加入650重量份的非离子单体丙烯酰胺及90重量份的阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合均匀，在90℃聚合反应24 小时，得到粘稠状的透明溶液（该溶液即为阳离子聚丙烯酰胺），即为B剂；

3）将A剂和B剂分别包装，得到聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂。

应用：

上述聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，它包括如下步骤：将含漆雾的工业水调节pH值为9；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的A剂，搅拌；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的B剂，搅拌至漆渣上浮，静置；进行漆渣打捞，其中加入的A剂、B剂、含漆雾的工业水的质量比为1：1：1000。所述含漆雾的工业水中工业水与所含漆雾质量比为500：5。

经测定，该漆雾凝聚剂的漆雾去除率达到97.50%。

本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数（如温度、时间等）的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (10)

1.一种聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂，其特征在于：它由单独存放的A剂和B剂组成，A剂与B剂的质量比为1:1-2；所述的A剂为三聚氰胺、尿素和醛类物质缩合反应生成的交联聚合物经聚硅酸改性得到的，起消粘作用，所述的B剂为尿素、非离子单体和阳离子单体通过聚合反应形成的聚合物，起凝聚作用。

2.根据权利要求1所送的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂，其特征在于：所述的聚硅酸改性是将三聚氰胺、尿素和醛类物质缩合反应生成的交联聚合物与聚硅酸溶液按两者的质量比为1-2：1混合，在温度40-45℃的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为1.8-2.2，陈化。

3.权利要求1所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1 A剂的配制：

（1）将三聚氰胺，尿素和醛类物质按其摩尔比为1：1：1-4混合，升温至65-90℃，调节pH在7-10之间，待三聚氰胺全部溶解后，加酸调节pH为2-4，继续反应2-6h，制得澄清透明溶液；

（2）用稀硫酸逐步加入到硅酸钠溶液中，调节pH值在1.8-2.2,活化，得到聚硅酸溶液；

    （3）将步骤（1）中的溶液与步骤（2）中制得的聚硅酸溶液两者的质量比为1-2：1混合，在温度40-45℃的条件下，调节所述的混合溶液的pH值为1.8-2.2，陈化，制得聚硅酸改性的三聚氰胺、尿素和醛类物质缩合反应生成的交联聚合物，即得到A剂；

2 B剂的配制：将5-30 重量份的尿素与350-750 重量份水溶解，然后加入100-650重量份的非离子单体及20-90重量份的阳离子单体，混合均匀，在20-90℃聚合反应2-24 小时，得到粘稠状的透明溶液，即为B剂；

3 将A剂和B剂分别包装，得到聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂。

4.根据权利要求3所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：步骤1（1）中所述的醛类物质为甲醛、乙醛、丙醛、乙二醛、聚甲醛中的一种。

5.根据权利要求3所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：步骤1（2）中所述的硅酸钠溶液的质量浓度为10-50wt%。

6.根据权利要求3所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于步骤1（1）中所述的三聚氰胺、尿素和醛类的摩尔比为1：1：2.5-3.5。

7.根据权利要求3所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：步骤2中的非离子单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种；阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵中的一种。

8.权利要求1-7中任一项所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，其特征在于：它包括如下步骤：将含漆雾的工业水调节pH值为8-9；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的A剂，搅拌；加入聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂中的B剂，搅拌至漆渣上浮，静置；进行漆渣打捞。

9.根据权利要求8所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，其特征在于：所述A剂、B剂和含漆雾的工业水的质量为1：1-2：700-1000。

10.根据权利要求8所述的聚硅酸改性三聚氰胺漆雾凝聚剂的应用，其特征在于：所述含漆雾的工业水中工业水与所含漆雾质量比为350-500：2.5-5。