CN105061758B - 含油废水处理用树枝型聚季铵盐的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油化工领域，具体涉及一种含油废水处理用树枝型聚季铵盐的制备方法。该方法包括以下步骤：将酚类化合物与环氧氯丙烷在有机溶剂中反应，所得中间产物Ⅰ与四甲基胺盐进行季铵化反应，生成中间产物Ⅱ，中间产物Ⅱ再与醛或酮在碱性条件下羟甲化反应，生成中间产物Ⅲ，中间产物Ⅲ与环氧氯丙烷和二甲胺溶液反应生成树枝型聚季铵盐目标产物；本发明制备的树枝型聚季铵盐因分子结构中电荷密度高，主干和侧链含不同的季胺基团和不同的亲油基团，可适用于不同的含油废水净化处理，处理含油废水效果优于常用的净水剂；本发明的制备方法简单，原料易得，有效降低成本，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体涉及一种含油废水处理用树枝型聚季铵盐的制备方法。
背景技术
含油废水的处理一直是采油废水和炼油废水处理的重要难题之一，尤其是油田强化采油技术的实施，如酸化措施、水力压裂、污水回注、表面活性剂驱、聚合物驱等方法都给油田生产和炼油企业含油废水的处理带来巨大的挑战，因此如何低成本高效率处理含油废水一直是石油化工企业面临的重点攻关课题。目前，开发新型水处理化学品是解决含油废水处理最有效的手段之一，但是传统的净水剂无法经济有效解决各类含油废水处理的难题。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足，旨在开发一种具有高电荷密度的树枝型聚季铵盐化合物，该树枝型聚季铵盐化合物主要用于油田和炼油企业含油废水的净化处理。
本发明的构思是这样的：设计一种具有高电荷密度的树枝型聚季铵盐，主干和侧链含不同季胺基团和不同的亲油基团，可适用于不同的含油废水净化处理。
本发明是这样实现的：含油废水处理用树枝型聚季铵盐的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将酚类化合物与环氧氯丙烷在有机溶剂中反应，得到式Ⅰ所示结构的化合物；酚类化合物与环氧氯丙烷摩尔比为1:1.8-2.0；反应温度为50-100℃；反应时间为2-4小时；有机溶剂含量20～50wt％；
2)将式Ⅰ所示结构的化合物与四甲基胺盐进行季铵化反应，生成式Ⅱ所示结构的线形聚季铵盐；四甲基胺盐与环氧氯丙烷摩尔比为1:0.4-0.6；反应温度为60-90℃；反应时间为4-6小时；
3)将式Ⅱ所示结构的线形聚季铵盐与醛或酮在碱性条件下羟甲化反应，生成式Ⅲ所示结构的化合物；酚类化合物与醛或酮的摩尔比为1:1.0-2.0；反应温度为30-60℃；反应时间为1-3小时；
4)将式Ⅲ所示结构的化合物与环氧氯丙烷和二甲胺反应生成树枝型聚季铵盐目标产物Ⅳ；环氧氯丙烷与步骤3)中甲醛摩尔比为1:0.1-0.2；环氧氯丙烷与二甲胺比例为1：0.8-1.2；反应温度为30-70℃；时间6-10小时；
优选的，所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或四氢呋喃。
优选的，所述的四甲基胺盐为四甲基乙二胺或四甲基己二胺。
优选的，所述的酚类化合物为对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、间苯三酚或双酚A。
优选的，所述的醛或酮为含有1～3个碳原子的醛或酮，进一步优选为甲醛或丙酮。
本发明的有益效果：
本发明制备的树枝型聚季铵盐因分子结构中电荷密度高，主干和侧链含不同的季胺基团和不同的亲油基团，结构中树干由含对苯二氧基团的线形聚季铵盐组成，树枝侧链由含烷基基团的线形聚季铵盐组成，可适用于不同的含油废水净化处理，处理含油废水效果优于常用的净水剂。本发明的制备方法简单，原料易得，有效降低成本，适用于工业化生产。
附图说明
图1为本发明树枝型聚季铵盐化合物的反应流程图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步描述，但不限制本发明的保护范围。
实施例1
(1)将1mol对苯二酚与2mol环氧氯丙烷在197g二甲基甲酰胺中反应，生成中间产物Ⅰ；反应温度为100℃；时间为2.5小时；
(2)将中间产物Ⅰ和4mol四甲基乙二胺在70℃下反应5小时，进行季铵化反应，生成线形聚季铵盐中间产物Ⅱ；
(3)将中间产物Ⅱ和2mol甲醛在碱性条件下羟甲化反应，生成中间产物Ⅲ；反应温度为50℃；时间为2小时；
(4)将中间产物Ⅲ与20mol环氧氯丙烷和16mol二甲胺于60℃下反应6小时，生成树枝型聚季铵盐目标产物Ⅳ；
经计算，所得树枝型聚季铵盐目标产物Ⅳ的产率为：81.4％。
实施例2
(1)将1mol间苯三酚与1.8mol环氧氯丙烷在292g四氢呋喃溶剂中反应，生成中间产物Ⅰ；反应温度为80℃；反应时间为4小时；
(2)将中间产物Ⅰ和3mol四甲基己二胺进行季铵化反应，反应温度为90℃；时间为4小时；生成线形聚季铵盐中间产物Ⅱ；
(3)将中间产物Ⅱ和1mol甲醛在碱性条件下羟甲化反应，生成中间产物Ⅲ；反应温度为30℃；时间为3小时；
(4)将中间产物Ⅲ与5mol环氧氯丙烷和4mol二甲胺溶液反应温度为70℃；时间6小时；反应生成树枝型聚季铵盐目标产物；
经计算，所得树枝型聚季铵盐目标产物Ⅳ的产率为：76.0％。
实施例3
(1)由2mol双酚A与3.8mol环氧氯丙烷在201.6g二甲基亚砜溶剂中反应，反应温度为55℃；时间为2小时；生成中间产物Ⅰ；
(2)将中间产物Ⅰ和9.5mol四甲基乙二胺进行季铵化反应，生成线形聚季铵盐中间产物Ⅱ；反应温度为60℃；时间为6小时；
(3)将中间产物Ⅱ和4mol丙酮在碱性条件下羟甲化反应，反应温度为60℃；时间为1小时生成中间产物Ⅲ；
(4)将中间产物Ⅲ与20mol环氧氯丙烷和16mol二甲胺溶液反应温度为40℃；时间10小时；反应生成树枝型聚季铵盐目标产物；
经计算，所得树枝型聚季铵盐目标产物Ⅳ的产率为：89.2％。
实施例4
(1)由1mol邻苯二酚与2mol环氧氯丙烷在295g二甲基甲酰胺溶剂中反应，反应温度为95℃；时间为2小时；生成中间产物Ⅰ；
(2)将中间产物Ⅰ和4mol四甲基乙二胺进行季铵化反应，生成线形聚季铵盐中间产物Ⅱ；反应温度为80℃；时间为4.5小时；
(3)将中间产物Ⅱ和2mol丙酮在碱性条件下羟甲化反应，反应温度为60℃；时间为1小时生成中间产物Ⅲ；
(4)将中间产物Ⅲ与10mol环氧氯丙烷和8mol二甲胺溶液反应温度为60℃；时间8小时；反应生成目标产物树枝型聚季铵盐；
经计算，所得树枝型聚季铵盐目标产物Ⅳ的产率为：80.1％。
应用例：
将大连某炼油厂含油废水采用溶气气浮处理工艺进行除油和除悬浮物，进水含油30-80mg/L，悬浮物含量50-150mg/L，根据国家标准GB8978-2002，处理后指标要求为含油小于10mg/L，悬浮物含量小于15mg/L。但是经传统的聚合氯化铝处理，难以满足出水指标要求，将本发明所得树枝型聚季铵盐处理后出水含油小于5mg/L，悬浮物含量小于10mg/L，符合国家标准；将该树枝型聚季铵盐与聚合氯化铝混合后协同处理含油废水，不仅可以去除废水中含油量，而且可明显降低悬浮物含量，有效提高了气浮单元的处理效果，提升了炼油废水处理的技术水平。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种含油废水处理用树枝型聚季铵盐的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将酚类化合物与环氧氯丙烷在有机溶剂中反应，得到式Ⅰ所示结构的化合物；酚类化合物与环氧氯丙烷摩尔比为1:1.8-2.0；反应温度为50-100℃；反应时间为2-4小时；有机溶剂含量20～50wt％；
2)将式Ⅰ所示结构的化合物与四甲基胺盐进行季铵化反应，生成式Ⅱ所示结构的线形聚季铵盐；四甲基胺盐与环氧氯丙烷摩尔比为1:0.4-0.6；反应温度为60-90℃；反应时间为4-6小时；
3)将式Ⅱ所示结构的线形聚季铵盐与醛或酮在碱性条件下羟甲化反应，生成式Ⅲ所示结构的化合物；酚类化合物与醛或酮的摩尔比为1:1.0-2.0；反应温度为30-60℃；反应时间为1-3小时；
4)将式Ⅲ所示结构的化合物与环氧氯丙烷和二甲胺溶液反应生成树枝型聚季铵盐目标产物Ⅳ；环氧氯丙烷与步骤3)中醛或酮摩尔比为1:0.1-0.2；环氧氯丙烷与二甲胺比例为1：0.8-1.2；反应温度为30-70℃；时间6-10小时；
2.根据权利要求1所述的含油废水处理用树枝型聚季铵盐的制备方法，所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或四氢呋喃。
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