CN106242005A

CN106242005A - 一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂及其制备方法

Info

Publication number: CN106242005A
Application number: CN201610826022.2A
Authority: CN
Inventors: 黄志红; 肖惠宁; 周颖
Original assignee: Yunnan Shengqing Environmental Protection Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Yunnan Shengqing Environmental Protection Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2016-09-18
Filing date: 2016-09-18
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2036-09-18
Also published as: CN106242005B

Abstract

本发明公开了一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂及其制备方法，所述高分子絮凝剂由丙烯酰胺（X=200~500）、二甲基二烯丙基氯化铵（W=50~290）、甲基丙烯酸甲酯（Z=6~12）、长链甲基丙烯胺酸酯（Y=2~8，R=6~18）单体聚合而成；所述制备方法是：选用水溶液自由基胶束聚合法，原料在氮气保护下，以氧化还原体系为引发剂引发聚合反应，提纯分离，干燥后即得所述高分子絮凝剂。本发明的优点是：高分子絮凝剂合成条件温和，产率高；集破乳、絮凝为一体，沉降的同时能吸附水中很大一部分溶解油；无需添加其他药剂便实现“水、油、渣”分离；除油率高，投药量少，处理效果稳定；絮凝物紧实密集，产生污泥和浮渣少，减轻后续处理成本。

Description

一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明属于煤化工废水除油预处理技术领域，特别涉及一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂及其制备方法。

背景技术

煤化工废水是业界公认的几种难以处理的工业废水之一。水质主要特征为：污染物组成复杂、浓度高、难以生物降解。总体来说，煤化工废水中COD_Cr一般在10000~30000 mg/L，氨氮含量在200~9000 mg/L，总酚浓度在900~7000 mg/L，总油浓度在200mg/L左右。由于煤化工的生产工艺特殊，废水中的油以乳化油和可溶性油为主，粒径分布在4~200 μm，普通的重力沉淀法很难去除。在现有处理工艺中，煤化工废水中的乳化油主要依靠絮凝法去除，可溶性油则主要依靠生化处理工艺去除。生化处理是煤化工污水治理和控制的一个重要方向，但对于高浓度污染物，其在进行生化处理前，必须进行预处理。

随着新型煤化工产业的发展，生产工艺和产品线持续翻新，废水污染物组分也越来越复杂，常规絮凝药剂（聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺等）已难以满足煤化工废水除油预处理的要求。目前市面上出售的破乳剂或絮凝剂往往针对性强，不适用于煤化工废水独特的水质情况；投加量大，且需要同时添加助凝剂使之达到预期效果，使得处理成本增加，操作过程复杂；产生的污泥和浮渣多，加大后续处理的难度；只对废水中的乳化油具有破乳作用，无法除去溶解油。因此针对上述缺点，本发明旨在开发一种针对煤化工废水，除油率高且普适性强的絮凝剂，解决煤化工废水预处理的瓶颈问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂及其制备方法，该高分子絮凝剂合成条件温和，除油率高，产生污泥和浮渣少。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂及其制备方法。所述高分子絮凝剂由以下份数的单体组分制成：丙烯酰胺200～500份、二甲基二烯丙基氯化铵50～290份、甲基丙烯酸甲酯6～12份、长链甲基丙烯胺酸酯2～8份，所述长链甲基丙烯胺酸酯的链数为6～18；所述高分子絮凝剂制备方法是：选用水溶液自由基胶束聚合法，原料在氮气保护下，以氧化还原体系为引发剂引发聚合反应，提纯分离，干燥后即得所述高分子絮凝剂。

作为优选，所述一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法，依次包括以下步骤：

（1）按量称取一半的丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、尿素溶于去离子水中，倒入四口烧瓶，匀速搅拌；

（2）按量称取并加入表面活性剂、甲基丙烯酸甲酯以及长链甲基丙烯酸酯形成增溶胶束，继续搅拌，通入氮气除氧一段时间，在一定温度下恒温水浴；

（3）按量称取并加入引发剂，将剩下的一半丙烯酰胺在一定时间内匀速滴完，搅拌至各组分混合均匀，继续通氮气，盖紧瓶塞，开始共聚反应；

（4）由于该反应是放热反应，待体系温度上升到最高，使烧瓶内温度保持在一定范围内，反应一段时间；

（5）关闭反应体系，取出半透明凝胶状聚合体分别用丙酮、乙醇浸泡一段时间，剪碎，研磨并置于真空干燥箱内烘干。

作为优选，所述一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法步骤（1）中单体质量浓度为10~30%，其中丙烯酰胺单体摩尔分数为60~80%，二甲基二烯丙基氯化铵单体摩尔分数为18~38%，尿素占单体总质量的2~5%，去离子水用量70~90%。

作为优选，所述一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法步骤（2）中表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵占单体总量的1~3%，甲基丙烯酸甲酯单体摩尔分数为1.2~1.6%，长链甲基丙烯酸酯单体摩尔分数为0.4~0.8%，氮气通入时间为30min，水浴温度为30~40℃。

作为优选，所述一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法步骤（3）中引发剂占单体总量的0.1~0.2%，剩下的一半丙烯酰胺在1小时内匀速滴完，继续通入氮气时间为20min。

作为优选，所述一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法步骤（4）中烧瓶内温度保持在60~80℃，反应时间5~8小时。

作为优选，所述一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法步骤（5）中浸泡时间为24h，烘干温度为60℃。

附图说明

图1为本发明一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂的结构式。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

搭建试验装置台，称取丙烯酰胺8.18g，60%的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液20.42g，尿素0.75g，去离子水70g（其中20g水留作引发剂和丙烯酰胺的溶解水以及冲洗水）倒入250ml的四口烧瓶，匀速搅拌使物料混合均匀。称取表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.3g，甲基丙烯酸甲酯1.06g，十八烷基甲基丙烯酸酯0.3g，加入到混合液中（取5ml去离子水冲洗杯壁残留的单体），继续搅拌，通入氮气除氧30分钟，同时调节温度到35℃，称取引发剂亚硫酸氢钠0.015g，过硫酸钾0.015g溶解于5g去离子水中并倒入四口烧瓶，将剩下的8.18g丙烯酰胺溶解于10g去离子水中并移入滴液管中并匀速滴加至混合液（一小时内滴完），关小氮气维持氮封20分钟，盖紧瓶塞。待反应体系内温度上升到最高，保温6h，反应结束后，取出半透明凝胶状聚合体分别用丙酮、乙醇浸泡24h，剪碎，研磨并置于真空干燥箱内60℃下烘干，即得新型絮凝剂成品。

实施例2

搭建试验装置台，称取丙烯酰胺12.06g，60%的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液11.81g，尿素0.5g，去离子水80g（其中30g水留作引发剂和丙烯酰胺的溶解水以及冲洗水）倒入250ml的四口烧瓶，匀速搅拌使物料混合均匀。称取表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.2g，甲基丙烯酸甲酯0.8g，2-甲基2-丙烯酸二十二烷基酯0.06g，加入到混合液中（取10ml去离子水冲洗杯壁残留的单体），继续搅拌，通入氮气除氧30分钟，同时调节温度到38℃，称取引发剂过硫酸铵0.02g溶解于5g去离子水中并倒入四口烧瓶，将剩下的12.06g丙烯酰胺溶解于15g去离子水中并移入滴液管中并匀速滴加至混合液（一小时内滴完），关小氮气维持氮封20分钟，盖紧瓶塞。待反应体系内温度上升到最高，保温7h，反应结束后，取出半透明凝胶状聚合体分别用丙酮、乙醇浸泡24h，剪碎，研磨并置于真空干燥箱内60℃下烘干，即得新型絮凝剂成品。

实施例3

搭建试验装置台，称取丙烯酰胺18g，60%的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液15.83g，尿素1.2g，去离子水70g（其中20g水留作引发剂和丙烯酰胺的溶解水以及冲洗水）倒入250ml的四口烧瓶，匀速搅拌使物料混合均匀。称取表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.4g，甲基丙烯酸甲酯1.8g，十八烷基甲基丙烯酸酯0.7g，加入到混合液中（取5ml去离子水冲洗杯壁残留的单体），继续搅拌，通入氮气除氧30分钟，同时调节温度到35℃，称取引发剂亚硫酸氢钠0.03g，过硫酸钾0.03g溶解于5g去离子水中并倒入四口烧瓶，将剩下的18g丙烯酰胺溶解于10g去离子水中并移入滴液管中并匀速滴加至混合液（一小时内滴完），关小氮气维持氮封20分钟，盖紧瓶塞。待反应体系内温度上升到最高，保温8h，反应结束后，取出半透明凝胶状聚合体分别用丙酮、乙醇浸泡24h，剪碎，研磨并置于真空干燥箱内60℃下烘干，即得新型絮凝剂成品。

实施例4

搭建试验装置台，称取丙烯酰胺10g，60%的二甲基二烯丙基氯化铵水溶液11.08g，尿素0.75g，去离子水75g（其中22g水留作引发剂和丙烯酰胺的溶解水以及冲洗水）倒入250ml的四口烧瓶，匀速搅拌使物料混合均匀。称取表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.5g，甲基丙烯酸甲酯3.2g，2-甲基2-丙烯酸二十二烷基酯0.8g，加入到混合液中（取5ml去离子水冲洗杯壁残留的单体），继续搅拌，通入氮气除氧30分钟，同时调节温度到40℃，称取引发剂亚硫酸氢钠0.0125g，过硫酸钾0.0125g溶解于5g去离子水中并倒入四口烧瓶，将剩下的10g丙烯酰胺溶解于12g去离子水中并移入滴液管中并匀速滴加至混合液（一小时内滴完），关小氮气维持氮封20分钟，盖紧瓶塞。待反应体系内温度上升到最高，保温6h，反应结束后，取出半透明凝胶状聚合体分别用丙酮、乙醇浸泡24h，剪碎，研磨并置于真空干燥箱内60℃下烘干，即得新型絮凝剂成品。

实施例5

用某煤化工废水检测该絮凝剂的除油效果。采用混凝沉淀法，将实施例1至实施例4所制得的高分子絮凝剂溶于水中，配成10000mg/L的溶液，取0.5ml该溶液滴加到100ml废水中，搅拌10分钟，静置半小时后取液面下1cm处清液测定水样含油量。除油效果见表1，从表1可以看出该含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂除油率高，且效果稳定，这对以后煤化工行业能持续健康发展具有重要指导意义。

表1 实施例1至实施例4所制得的高分子絮凝剂除油效果

实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					除油率	85.1%	80.3%	87.7%	82.5%

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂，其特征在于，所述高分子絮凝剂包含以下组分：丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、长链甲基丙烯胺酸酯。

2.根据权利要求1所述的一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂，其特征在于：所述高分子絮凝剂由以下份数的单体组分制成：丙烯酰胺200～500份、二甲基二烯丙基氯化铵50～290份、甲基丙烯酸甲酯6～12份、长链甲基丙烯胺酸酯2～8份。

3.根据权利要求1所述的一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂，其特征在于：所述长链甲基丙烯胺酸酯的链数为6～18。

4.一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中单体质量浓度为10~30%，其中丙烯酰胺单体摩尔分数为60~80%，二甲基二烯丙基氯化铵单体摩尔分数为18~38%，尿素占单体总质量的2~5%，去离子水用量70~90%。

6.根据权利要求4所述的一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵占单体总量的1~3%，甲基丙烯酸甲酯单体摩尔分数为1.2~1.6%，长链甲基丙烯酸酯单体摩尔分数为0.4~0.8%，氮气通入时间为30min，水浴温度为30~40℃。

7.根据权利要求4所述的一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中引发剂占单体总量的0.1~0.2%，剩下的一半丙烯酰胺在1小时内匀速滴完，继续通入氮气时间为20min。

8.根据权利要求4所述的一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中烧瓶内温度保持在60~80℃，反应时间5~8小时。

9.根据权利要求4所述的一种含脂肪长链可用于煤化工废水除油的高分子絮凝剂制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中浸泡时间为24h，烘干温度为60℃。