CN107828064B - 高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用 - Google Patents

高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107828064B
CN107828064B CN201711127121.2A CN201711127121A CN107828064B CN 107828064 B CN107828064 B CN 107828064B CN 201711127121 A CN201711127121 A CN 201711127121A CN 107828064 B CN107828064 B CN 107828064B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
poly
side chain
cooh
polymer
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.)
Active
Application number
CN201711127121.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107828064A (zh
Inventor
唐秋实
刘锋
陈燕舞
霍应鹏
洪丹
张浥琨
郭志杰
彭琦
邓荣治
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.)
Hefei Jiuzhou Longteng Scientific And Technological Achievement Transformation Co ltd
Shandong Dejing Energy Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Shunde Polytechnic
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 Shunde Polytechnic filed Critical Shunde Polytechnic
Priority to CN201711127121.2A priority Critical patent/CN107828064B/zh
Publication of CN107828064A publication Critical patent/CN107828064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107828064B publication Critical patent/CN107828064B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
    • C08G81/02—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers at least one of the polymers being obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C08G81/021—Block or graft polymers containing only sequences of polymers of C08C or C08F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/10—Esters
    • C08F120/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F120/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F120/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/10—Esters
    • C08F120/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/52—Amides or imides
    • C08F120/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F120/58—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-acryloyl morpholine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F126/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F126/02—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a single or double bond to nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用，特点是由聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺、阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、阴离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酸叔丁酯、功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N‑乙烯基甲酰胺、二甲基甲酰胺溶剂、催化剂即N‑羟基琥珀酰亚胺、1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐、氢氧化钾及环己二胺四乙酸二酐制备高效型染料絮凝剂，并将高效型染料絮凝剂用于处理染料合成或染整过程中排放出的染料废水及艺术涂料废水。其具有捕集能力强，沉降速度快，能处理络合重金属离子，能在数秒内捕获染料分子及络合型重金属离子，快速生长成大的沉降颗粒，实现快速分离染料的目的，操作简便，处理成本低，适应性强等优点。

Description

高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用
技术领域
本发明属于水处理技术及高分子功能材料领域，具体涉及一种高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用，其主要在染料合成或染整过程中排放出的染料废水及艺术涂料废水中应用，实现同时除去染料废水的阳离子染料分子、阴离子染料及络合型重金属离子。
背景技术
近些年来，我国每年污水排放量达390多亿吨，其中工业污水占51% ，而染料废水又占总工业废水排放量的35%，而且还以1%的速度在逐年增加。染料废水主要来自于染料合成及染料使用企业，由合成或染整过程中排放出的染料、助剂等组成。随着印染工业的飞速发展，我国是纺织品生产和加工大国，纺织品出口额已多年来列居世界首位，每年的染料生产量达1.5×105吨，其中大约10%～15%的染料会直接随废水排入水体中，染料废水已成为水体重要污染源之一。为加强纺织染整工业水污染控制，2012年，环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合修订发布了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)。根据新的排放标准，采用传统的处理技术，很多印染企业无法达到新的国家排放标准，出现很多偷排放现象，发生了严重的水体环境污染事件。总体来说，目前的染料废水处理技术还无法达到国家排放标准，急需新材料和新技术的研发解决目前企业排放问题。染料废水具有极强的污染感，且有色水体会影响日光照射，不利于水生生物的生长，一般的生化法很难对其进行处理。染料废水的排放量也很大，而且排放具有间歇性，水质也不稳定，属于难治理废水。
传统的废水处理方法有物化法、化学混凝法、物理吸附法、生化法、电化学法等。化学混凝法是在染料废水中加入混凝剂，使污染物形成胶粒，通过混凝沉淀或气浮，从而去除废水中的污染物。混凝沉淀法是实际应用中最广泛的。混凝法能同时去除染料污染物和其他的大分子悬浮污染物。对废水的处理效果主要取决于混凝剂的结构性质。目前使用的混凝剂主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂。无机混凝剂主要以铝盐和铁盐为主，对以胶体或悬浮态存在于废水中的染料有较好的混凝效果，但是对于水溶性染料中分子量较小的，混凝效果则比较差。有机高分子混凝剂分子量大，溶入水中后分散为巨大数量的线性分子，对水中的胶体悬浮粒子的吸附架桥能力强。有机高分子混凝剂性质稳定，残渣少，对pH值要求较宽，其中最有代表性的就是聚丙烯酰胺。但聚丙烯酰胺化学结构较为单一，存在着对染料分子捕捉能力较差，沉降速度较慢，无法处理络合型重金属离子等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高效型染料絮凝剂及其的制备方法及其应用，其捕集能力强，沉降速度快，能处理络合重金属离子，能在数秒内捕获染料分子及络合型重金属离子，快速生长成大的沉降颗粒，实现快速分离染料的目的，操作简便，处理成本低，适应性强。
为了达到上述目的，本发明的高效型染料絮凝剂的技术方案是这样实现的，其特征在于包括1～10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH)、20～50份的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酸叔丁酯(PtBMA-COOH)、5～30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH)、100～500份的二甲基甲酰胺（DMF)溶剂、1～5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)、1～10份的氢氧化钾及20～80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)；以上均为质量份数。
在本技术方案中，所述合成聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHAM聚合物主链；
所述阳离子型高分子侧链PDMC-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH)聚合物；
所述阴离子型高分子前驱体聚合物PtBMA-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酸叔丁酯（PtBMA-COOH)聚合物；
所述功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH)聚合物；
所述环己二胺四乙酸二酐(CDTAD) 的合成方法是：将40～80份的环己二胺四乙酸和40～80份的乙酸酐溶解于50～100份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得环己二胺四乙酸二酐。
为了达到上述目的，本发明的高效型染料絮凝剂的制备方法的技术方案是这样实现的，其特征在于将1～10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH)、20～50份的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酸叔丁酯(PtBMA-COOH)和5～30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH)混合溶于100～500份的二甲基甲酰胺（DMF)溶剂里，加入1～5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)，控温于50～80℃，进行酯化反应10～70小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸叔丁酯-无规-聚N-乙烯基甲酰胺)(PHAM-g-(PDMC-r-PtBMA-r-PNVF))；再加入1～10份的氢氧化钾，控温于50～80℃，进行水解反应12～48小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺)（PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVA))；再加入20～80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)，进行酰基化反应12～48小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠)(PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa))即高效型染料絮凝剂，以上均为质量份数。
在本技术方案中，所述聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM) 的聚合度为10～200，所述阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的聚合度均为10～200，阳离子型高分子侧链PDMC的接枝率为1～80%、阴离子型高分子侧链PMAANa的接枝率为1～80%及螯合型高分子侧链PVACDTANa的接枝率为1～20%。
为了达到上述目的，本发明的高效型染料絮凝剂的应用的技术方案是这样实现的，其特征在于将0.1～1份的高效型染料絮凝剂加入到100～1000份的废水中，常温下搅拌1～5分钟，调节pH至2～9，废水中染料分子与高效型染料絮凝剂的阳离子型侧链PDMC和阴离子型PMAANa发生静电吸附，废水中重金属离子与高效型染料絮凝剂的螯合型侧链PVACDTANa发生螯合吸附，再加入0.01～0.1份的助沉降剂，常温下搅拌1分钟，助沉降剂的过量金属离子将快速与高效型染料絮凝剂的螯合侧链PVACDTANa发生螯合交联沉淀反应，10秒内生成粒径大于100μm的絮体沉淀，可快速实现去除废水中的阳离子染料、阴离子染料及络合型重金属离子，以上均为质量份数。
在本技术方案中，所述助沉降剂为氯化钙、硫酸镁、氯化亚铁、三氯化铁、三氯化铝的一种或两种以上的任意组合。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点及效果：
1、本发明解决了传统合成类高分子染料絮凝剂结构单一及捕捉性能差的缺陷，本发明含有三种不同功能的高分子侧链，阳离子型高分子侧链PDMC对阴离子型染料具有很好的静电吸附能力，阴离子型高分子侧链PMAANa对阳离子染料具有很好的静电吸附能力，螯合型侧链PVACDTANa对重金属离子具有螯合吸附能力，PVACDTANa高分子侧链进一步与助沉降剂过量的金属离子快速发生螯合交联沉淀反应，达到高效捕捉及快速沉降功能，出水基本无色，达到国家排放标准；、
2、本发明具有沉降速度的技术优势，能在少量助沉降剂下，发生螯合交联沉淀反应，数秒内快速生成大的聚集体，产生的污泥量少；
3、本发明能同时捕捉染料及重金属离子，解决了传统絮凝剂无法处理染料废水中络合型重金属离子问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例中所涉及的份数均是质量份数。
实施例一
其是一种高效型染料絮凝剂，由以下步骤制备得到：
步骤一 合成聚合物主链PHAM
取1份的偶氮二异丁腈引发剂、100份的羟甲基丙烯酰胺（HAM)、100的份甲醇，在氮气保护下70℃进行聚合反应1小时，得到聚合度（DP)为35的聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)；
步骤二 合成阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH和功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH
阳离子型高分子侧链PDMC-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、100份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC)和100份的水，在氮气保护下65℃进行自由基聚合反应2小时，得到聚合度（DP)为30的阳离子型高分子侧链PDMC-COOH；
阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、100份的甲基丙烯酸叔丁酯（tBMA)、100份的甲苯，在氮气保护下65℃进行自由基聚合反应2小时，得到聚合度（DP)为35的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH；
功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、100份的N-乙烯基甲酰胺（NVF)和200份的水，在氮气保护下55℃进行自由基聚合反应2小时，得到聚合度（DP)为30的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH；
步骤三 合成环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)
将40份的环己二胺四乙酸和40份的乙酸酐溶解于50份的2-甲基吡啶中，控制于50℃，反应20小时，获得环己二胺四乙酸二酐；
步骤四 合成PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa)
将步骤一中所得到的2份的聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)与步骤二中所得到的20份的阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、20份的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH和5份的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH混合溶于100份的二甲基甲酰胺（DMF)溶剂里，加入1份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)，控温于50℃，进行酯化反应70小时，使聚合物主链的每个单元的羟基功能基团与末端含羧基的阳离子型高分子侧链PDMC-COOH，末端含羧基的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA和末端含羧基的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF无规地发生酯化反应，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸叔丁酯-无规-聚N-乙烯基甲酰胺)(PHAM-g-(PDMC-r-PtBMA-r-PNVF))；再加2份的氢氧化钾，控温于80℃，对接枝于聚合物主链阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF进行水解反应48小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺)（PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVA))；再加入步骤三中合成的20份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)，乙烯胺与环己二胺四乙酸二酐发生酰基化反应24小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠)(PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa)) 高效型染料絮凝剂，采用核磁共振仪测定PDMC、PMAANa和PVACDTANa侧链的接枝率分别为17%、16%和4%。
在本实施例中，高效型染料絮凝剂的应用
取本实施例的高效型染料絮凝剂做染料废水测试，取100份的含亚甲基蓝50 mg/L和甲基红50 mg/L的废水，添加到0.1份的高效型染料絮凝剂中，常温下搅拌1分钟，采用0.1mol/L盐酸调节废水pH值到4.0，再加入0.02份的助沉降剂硫酸镁，常温下搅拌1分钟，10秒内生成粒径大于190μm的絮体沉淀，过滤，采用紫外吸收分光光度计测定滤液中亚甲基蓝浓度为0.02 mg/L，甲基红浓度为0.03 mg/L，脱除效率>99%。
实施例二
其是一种高效型染料絮凝剂，由以下步骤制备得到：
步骤一 合成PHAM聚合物主链
取2份的2-溴异丁酸乙酯引发剂2份的CuBr及2份的4,4-联2-甲基吡啶（BPy)、100份的羟甲基丙烯酰胺（HAM)、150份的甲醇，在氮气保护下60℃进行聚合反应1小时，得到聚合度（DP)为100的聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)；
步骤二 合成阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH和功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH
阳离子型高分子侧链PDMC-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、200份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC)和200份的水，在氮气保护下60℃进行自由基聚合反应3小时，得到聚合度（DP)为90的PDMC-COOH；
阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、200份的甲基丙烯酸叔丁酯（tBMA)、200份的甲苯，在氮气保护下70℃进行自由基聚合反应10小时，得到聚合度（DP)为80的PtBMA-COOH；
功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、200份的N-乙烯基甲酰胺（NVF)和200份的水，在氮气保护下70℃进行自由基聚合反应5小时，得到聚合度（DP)为100的PNVF-COOH；
步骤三 合成环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)
将60份的环己二胺四乙酸和60份乙酸酐溶解于80份的2-甲基吡啶中，控制于70℃，反应40小时，获得环己二胺四乙酸二酐；
步骤四 合成PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa)
将步骤一中所得到的2份的聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)与步骤二中所得到的30份的阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、30份的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH和15份的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH混合溶于300份的二甲基甲酰胺（DMF)溶剂里，加入3份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和3份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)，控温于65℃，进行酯化反应40小时，使聚合物主链的每个单元的羟基功能基团与末端含羧基的阳离子型高分子侧链PDMC-COOH，末端含羧基的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA和末端含羧基的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF无规地发生酯化反应，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸叔丁酯-无规-聚N-乙烯基甲酰胺)(PHAM-g-(PDMC-r-PtBMA-r-PNVF))；再加5份的氢氧化钾，控温于60℃，对接枝于聚合物主链阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF进行水解反应24小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺)（PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVA))；再加入步骤三中合成的50份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)，乙烯胺与环己二胺四乙酸二酐发生酰基化反应12小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠)(PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa)) 即高效型染料絮凝剂，采用核磁共振仪测定PDMC、PMAANa和PVACDTANa侧链的接枝率分别为33%、32%和10%。
在本实施例中，高效型染料絮凝剂的应用
取本实施例的高效型染料絮凝剂做染料废水测试，取500份的含罗丹明B 30 mg/L、刚果红30 mg/L、镉离子5 mg/L和柠檬酸0.2 mg/L的废水，添加到0.5份的高效型染料絮凝剂中，常温下搅拌3分钟，采用0.1 mol/L盐酸调节废水pH值到5.0，再加入0.05份的助沉降剂三氯化铝，常温下搅拌1分钟，2秒内生成粒径大于340μm的絮体沉淀，过滤，采用紫外吸收分光光度计及原子吸收分光光度计分别测定滤液中罗丹明B浓度为0.02 mg/L、刚果红浓度为0.04mg/L及Cd2+离子浓度为0.01 mg/L，脱除效率>99%。
实施例三
其是一种高效型染料絮凝剂，由以下步骤制备得到：
步骤一 合成PHAM聚合物主链
取2份的2-溴异丁酸乙酯引发剂、2份的CuBr及2份的4,4-联2-甲基吡啶（BPy)、100份的羟甲基丙烯酰胺（HAM)、50份的甲醇，在氮气保护下70℃进行聚合反应9小时，得到聚合度（DP)为185的聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)；
步骤二 合成阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH和功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH
阳离子型高分子侧链PDMC-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、200份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC)和100份的水，在氮气保护下65℃进行自由基聚合反应6小时，得到聚合度（DP)为190的PDMC-COOH；
阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、200份的甲基丙烯酸叔丁酯（tBMA)、50份的甲苯，在氮气保护下70℃进行自由基聚合反应6小时，得到聚合度（DP)为190的PtBMA-COOH；
功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的合成：取2份的偶氮二氰基戊酸引发剂、300份的N-乙烯基甲酰胺（NVF)和50份的水，在氮气保护下60℃进行自由基聚合反应8小时，得到聚合度（DP)为180的PNVF-COOH；
步骤三 合成环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)
将80份的环己二胺四乙酸和80份的乙酸酐溶解于100份的2-甲基吡啶中，控制于60℃，反应30小时，获得环己二胺四乙酸二酐；
步骤四 合成PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa)
将步骤一中所得到的1份的聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)与步骤二中所得到的45份的阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、45份的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH和20份的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH混合溶于500份的二甲基甲酰胺（DMF)溶剂里，加入催化剂5份N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)，控温于50℃，进行酯化反应10小时，使聚合物主链的每个单元的羟基功能基团与末端含羧基的阳离子型高分子侧链PDMC-COOH，末端含羧基的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA和末端含羧基的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF无规地发生酯化反应，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸叔丁酯-无规-聚N-乙烯基甲酰胺)(PHAM-g-(PDMC-r-PtBMA-r-PNVF))；再加10份的氢氧化钾，控温于50℃，对接枝于聚合物主链阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF进行水解反应12小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺)（PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVA))；再加入步骤三中合成的80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)，乙烯胺与环己二胺四乙酸二酐发生酰基化反应48小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠)(PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa)) 即高效型染料絮凝剂，采用核磁共振仪测定PDMC、PMAANa和PVACDTANa侧链的接枝率分别为40%、38%和12%。
在本实施例中，高效型染料絮凝剂的应用
取本实施例高效型染料絮凝剂做染料废水测试，取1000份的含甲基紫50 mg/L、甲基橙50 mg/L、铅离子3 mg/L和柠檬酸0.9 mg/L的废水，添加到1.0份的高效型染料絮凝剂中，常温下搅拌5分钟，采用0.1 mol/L氢氧化钾调节废水pH值到8.0，再加入0.1份的助沉降剂三氯化铁，常温下搅拌1分钟，3秒内生成粒径大于580 μm的絮体沉淀，过滤，采用紫外吸收分光光度计及原子吸收分光光度计分别测定滤液中甲基紫浓度为0.02 mg/L、甲基橙浓度为0.04 mg/L及Pb2+离子浓度为0.01 mg/L，脱除效率>99%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效型染料絮凝剂，其特征在于包括1～10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH)、20～50份的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酸叔丁酯(PtBMA-COOH)、5～30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH)、100～500份的二甲基甲酰胺（DMF)溶剂、1～5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)、1～10份的氢氧化钾及20～80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)；
所述聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHAM聚合物主链；
所述阳离子型高分子侧链PDMC-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH)聚合物；
所述阴离子型高分子前驱体聚合物PtBMA-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酸叔丁酯（PtBMA-COOH)聚合物；
所述功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH)聚合物；
所述环己二胺四乙酸二酐(CDTAD) 的合成方法是：将40～80份的环己二胺四乙酸和40～80份的乙酸酐溶解于50～100份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得环己二胺四乙酸二酐；
以上均为质量份数。
2.根据权利要求1所述的高效型染料絮凝剂的制备方法，其特征在于将1～10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM)、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH)、20～50份的阴离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酸叔丁酯(PtBMA-COOH)和5～30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH)混合溶于100～500份的二甲基甲酰胺（DMF)溶剂里，加入1～5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)，控温于50～80℃，进行酯化反应10～70小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸叔丁酯-无规-聚N-乙烯基甲酰胺)(PHAM-g-(PDMC-r-PtBMA-r-PNVF))；再加入1～10份的氢氧化钾，控温于50～80℃，进行水解反应12～48小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺)（PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVA))；再加入20～80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)，进行酰基化反应12～48小时，获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠)(PHAM-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa))即高效型染料絮凝剂，以上均为质量份数。
3.根据权利要求2所述的高效型染料絮凝剂的制备方法，其特征在于所述聚羟甲基丙烯酰胺（PHAM) 的聚合度为10～200，所述阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的聚合度均为10～200，阳离子型高分子侧链PDMC的接枝率为1～80%、阴离子型高分子侧链PMAANa的接枝率为1～80%及螯合型高分子侧链PVACDTANa的接枝率为1～20%。
4.根据权利要求1所述的高效型染料絮凝剂的应用，其特征在于将0.1～1份的高效型染料絮凝剂加入到100～1000份的废水中，常温下搅拌1～5分钟，调节pH至2～9，废水中染料分子与高效型染料絮凝剂的阳离子型侧链PDMC和阴离子型PMAANa发生静电吸附，废水中重金属离子与高效型染料絮凝剂的螯合型侧链PVACDTANa发生螯合吸附，再加入0.01～0.1份的助沉降剂，常温下搅拌1分钟，助沉降剂的过量金属离子将快速与高效型染料絮凝剂的螯合侧链PVACDTANa发生螯合交联沉淀反应，10秒内生成粒径大于100μm的絮体沉淀，可快速实现去除废水中的阳离子染料、阴离子染料及络合型重金属离子，以上均为质量份数。
5.根据权利要求4所述的高效型染料絮凝剂的应用，其特征在于所述助沉降剂为氯化钙、硫酸镁、氯化亚铁、三氯化铁、三氯化铝的一种或两种以上的任意组合。
CN201711127121.2A 2017-11-15 2017-11-15 高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用 Active CN107828064B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711127121.2A CN107828064B (zh) 2017-11-15 2017-11-15 高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711127121.2A CN107828064B (zh) 2017-11-15 2017-11-15 高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107828064A CN107828064A (zh) 2018-03-23
CN107828064B true CN107828064B (zh) 2020-07-28

Family

ID=61655486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711127121.2A Active CN107828064B (zh) 2017-11-15 2017-11-15 高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107828064B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111632580B (zh) * 2020-05-18 2023-04-28 宁夏大学 一种聚合物刷型磁性氧化石墨烯吸附材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432907A (en) * 1979-09-10 1984-02-21 Analytical Radiation Corporation Diamine acid fluorescent chelates
CN101397354A (zh) * 2007-09-30 2009-04-01 中国科学院理化技术研究所 疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法和用途
CN105498726A (zh) * 2015-12-17 2016-04-20 山东大学 一种含二硫代氨基甲酸盐结构的高吸附重金属离子螯合剂及其制备方法
CN106467327A (zh) * 2016-09-28 2017-03-01 顺德职业技术学院 三元聚合物分子刷重金属捕捉剂的制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050053736A1 (en) * 2001-03-12 2005-03-10 G. Frederick Hutter Cationic colloidal dispersion polymers for ink jet coatings
RU2514781C2 (ru) * 2009-03-17 2014-05-10 С.А. Луаст Решерш Э Девелопмен Композиции для доведения до кондиции грязевых отходов
CN101691426B (zh) * 2009-10-09 2011-05-04 河北工业大学 一种骨架为亲水结构的三维有序大孔螯合树脂的制备方法
US20120225025A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-06 Basf Se Dye transfer inhibiting polymers with improved storage stability and processability for laundry detergents and cleaners
CN102188956B (zh) * 2011-04-13 2012-12-12 南京大学 具有磺酸基的重金属吸附共聚物、其制备方法及其在水处理中的应用
CN102531329A (zh) * 2012-01-09 2012-07-04 苏州格瑞特环保科技产业发展有限公司 一种污泥调质脱水的有机复合絮凝剂
CN106430499B (zh) * 2016-09-28 2019-07-05 顺德职业技术学院 三元聚合物分子刷重金属捕捉剂的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432907A (en) * 1979-09-10 1984-02-21 Analytical Radiation Corporation Diamine acid fluorescent chelates
CN101397354A (zh) * 2007-09-30 2009-04-01 中国科学院理化技术研究所 疏水改性阳离子嵌段聚丙烯酰胺及其合成方法和用途
CN105498726A (zh) * 2015-12-17 2016-04-20 山东大学 一种含二硫代氨基甲酸盐结构的高吸附重金属离子螯合剂及其制备方法
CN106467327A (zh) * 2016-09-28 2017-03-01 顺德职业技术学院 三元聚合物分子刷重金属捕捉剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107828064A (zh) 2018-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Performance evaluation of chitosan-based flocculants with good pH resistance and high heavy metals removal capacity
Yang et al. A review on chitosan-based flocculants and their applications in water treatment
CN104774290B (zh) 一种pH、温度双重敏感性壳聚糖絮凝剂及其制备方法和应用
CN114735795B (zh) 一种海藻酸钠-硅藻土复合磁性絮凝剂及其制备方法
CN107828064B (zh) 高效型染料絮凝剂及其制备方法及其应用
CN107698001B (zh) 阳离子染料絮凝剂及其应用
CN107857330B (zh) 水溶性三元螯合聚合物分子刷阳离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用
CN107892372B (zh) 水溶性五元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用
CN107879451B (zh) 水溶性四元聚合物分子刷阳离子染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用
CN107828063B (zh) 水溶性四元螯合聚合物分子刷染料捕捉剂及其制备方法及其应用
CN107902740B (zh) 环境友好型染料螯合捕集剂及其制备方法及其应用
CN107936178B (zh) 环境友好型魔芋葡甘聚糖基染料捕获沉降剂及其制备方法及其应用
CN107903398B (zh) 水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用
CN107915297B (zh) 水溶性三元阴离子型聚合物分子刷染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用
CN107828062B (zh) 水溶性三元阳离子型聚合物分子刷染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用
CN107879450B (zh) 水溶性四元聚合物分子刷阴离子染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用
CN114751597B (zh) 一种基于复合磁性絮凝剂的水处理工艺
CN107879452B (zh) 高性能生物质基染料捕捉剂及其制备方法及其应用
CN107902739B (zh) 水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用
CN110040831B (zh) 一种海藻酸钠-聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵有机絮凝剂的制备方法
CN110669171A (zh) 一种阴离子聚丙烯酰胺及其应用
CN107879455A (zh) 魔芋改性染料絮凝剂及其制备方法及其应用
CN107903356A (zh) 魔芋改性阳离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用
CN111003874B (zh) 一种溶解性有机质污染的污水尾水分级处理方法
CN107828018A (zh) 高性能阳离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Tang Qiushi

Inventor after: Liu Feng

Inventor after: Chen Yanwu

Inventor after: Huo Yingpeng

Inventor after: Hong Dan

Inventor after: Zhang Yakun

Inventor after: Guo Zhijie

Inventor after: Peng Qi

Inventor after: Deng Rongzhi

Inventor before: Liu Feng

Inventor before: Chen Yanwu

Inventor before: Huo Yingpeng

Inventor before: Hong Dan

Inventor before: Zhang Yakun

Inventor before: Guo Zhijie

Inventor before: Tang Qiushi

Inventor before: Peng Qi

Inventor before: Deng Rongzhi

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230324

Address after: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province

Patentee after: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd.

Address before: 528300, Desheng Road, Daliang street, Shunde District, Guangdong, Foshan

Patentee before: SHUNDE POLYTECHNIC

Effective date of registration: 20230324

Address after: 2401-022 (centralized office area), 193 Jiangshan Middle Road, Qingdao Area, China (Shandong) Pilot Free Trade Zone, Qingdao, Shandong 266000

Patentee after: Shandong Dejing Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province

Patentee before: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd.