CN109180863A - 两性有机高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两性有机高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用，本发明方法是以阴离子单体、非离子单体、阳离子单体为反应单体，通过依次将三种单体分段分批聚合得到的聚合物混合物。本发明产品属两性高分子絮凝剂，絮凝效果优异，其分子链上阴离子基团可与污水中金属离子等阳离子基团结合，分子链上阳离子基团可与阴离子结合，因此可大大提高有机高分子絮凝剂的pH使用范围，具有适用范围广、投加量少、沉降快等特点。

Description

两性有机高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用

技术领域

本发明涉及高分子有机絮凝剂的制备方法，特别涉及一种两性有机高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用。

技术背景

随着我国工业化的快速发展和现代化生活水平的提高，排水中有机物含量大幅度增加，废水的净化处理越来越受到广泛关注，防止水污染已使我国的一项基本国策。絮凝剂广泛应用于废水处理工业，可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂，其中无机絮凝剂由于用量大、受水质影响大和产生二次污染，其应用范围受到了很大的局限，正逐步被有机絮凝剂所取代。

有机絮凝剂分为：非离子型，如聚丙烯酰胺类；阴离子型，如聚丙烯酸盐类；阳离子型，如季胺盐聚合或季胺盐与丙烯酰胺共聚物。其中聚丙烯酰胺和聚丙烯酸盐类有机絮凝剂具有残留单体及分解后小分子具有毒性，会造成二次污染的缺点。现代工业和生活废水中有机质微粒表面长带负电荷，因而阳离子絮凝剂具有较好的絮凝效果，但随着污泥腐败的继续进行，单独使用阳离子絮凝剂会造成悬浮物回收率低，污泥含水率高。两性离子絮凝剂兼具阴阳离子的特征，较阳离子絮凝剂有更强的絮凝、沉降作用，更有利于污泥脱水，同时具有金属螯合剂的作用，因而两性离子絮凝剂在水处理中更具优势。

发明内容

针对有机絮凝剂絮体松散、沉降速率慢、pH适用范围窄等缺点，本发明目的在于提供一种两性有机高分子絮凝剂的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的两性有机高分子絮凝剂产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种两性有机高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于以阴离子单体、非离子单体、阳离子单体为单体，通过依次将三种单体分段分批聚合得到的聚合物混合物，包括如下步骤：

首先将阴离子单体、螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐、还原剂、部分引发剂、水加入反应装置，在氮气气氛下升温至50~80 ^oC，反应3~5 h；然后在氮气氛下加入非离子单体水溶液、一定量引发剂，继续反应3~5 h；再在氮气气氛下加入阳离子单体水溶液，一定量引发剂，继续反应3~5 h，获得所述两性高分子絮凝剂。

所述阴离子单体、非离子单体、阳离子单体、螯合剂及引发剂各组分的重量份数如下：

阴离子单体 17~26份

非离子单体 26~35份

阳离子单体 35~44份

螯合剂 0.4~0.9份

还原剂 4.4~8.8份

引发剂 0.9~1.8份。

所述阴离子单体水溶液为50%丙烯酸水溶液。

所述非离子单体水溶液为50%的丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、强甲基丙烯酰胺水溶液中的一种或几种。

所述阳离子单体水溶液为60%的二甲基二烯丙基氯化铵或二乙基二烯丙基氯化铵水溶液。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种；所述还原剂为亚硫酸氢钠。

一种两性有机高分子絮凝剂，其特征在于根据上述任一所述方法制备得到。

一种两性有机高分子絮凝剂在污水处理中的应用。

本产品属两性高分子絮凝剂，絮凝效果优异，其分子链上阴离子基团可与污水中金属离子等阳离子基团结合、阳离子基团可与阴离子结合，因此可大大提高有机高分子絮凝剂的pH使用范围，具有适用范围广、投加量少、沉降快等特点。

本发明具有如下优点：

1、分三段分别加入阴离子单体、非离子单体和阳离子单体，聚合形成的高分子絮凝剂可存在阴离子片段、非离子片段和阳离子片段，其中阴阳离子片段可受溶液pH值影响，会出现收缩及舒展高分子链，从而加速絮凝剂絮凝后絮体的下降及含水率，如在酸性条件下阴离子片段羧酸电离程度减小，高分子链收缩，阳离子片段此时可与溶液中阴离子物质相互作用，吸附、絮凝、席卷去除污水中杂质，且由于阴离子短高分子链的收缩席卷，使絮体更紧实，沉降更快；而在碱性条件下，相反，阳离子链段收缩，阴离子电离程度增大，更利于去除污水中阳离子污染物。

2、本发明工艺先聚合阴离子单体，最后聚合阳离子单体，阴离子单体可作为pH调节剂，使聚合反应处于酸性条件，有利于聚合反应的进行，同时不用外加pH调节剂。

3、本发明反应工艺在依次加入聚合单体聚合时，补加少量引发剂，可促进聚合反应不断进行，减少聚合单体残留，尤其是酰胺类单体的残留，杜绝絮凝剂在处理污水过程中造成二次污染。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

取30g 50 %丙烯酸水溶液加入装有机械搅拌桨的三口烧瓶中，再依次加入螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐0.5 g，还原剂亚硫酸氢钠10 g，引发剂过硫酸铵0.15 g，抽充氮气至少4次，使体系内空气排出，再升温至70 ^oC，反应3 h。再在氮气氛下继续加入30 g 50 %丙烯酰胺水溶液，半小时后补加过硫酸铵0.1 g，反应3 h。之后在氮气氛下加入40 g 60 %二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，半小时后补加过硫酸铵0.1 g，继续反应3 h后冷却至室温得到两性有机高分子絮凝剂。

实施例2

取20g 50 %丙烯酸水溶液加入装有机械搅拌桨的三口烧瓶中，再依次加入螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐0.5 g，还原剂亚硫酸氢钠10 g，引发剂过硫酸铵0.1 g，抽充氮气至少4次，使体系内空气排出，再升温至70 ^oC，反应3 h。再在氮气氛下继续加入50 g 50 %丙烯酰胺水溶液，半小时后补加过硫酸铵0.15 g，反应3 h。之后在氮气氛下加入30 g 60 %二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，半小时后补加过硫酸铵0.1 g，继续反应3 h后冷却至室温得到两性有机高分子絮凝剂。

应用实施例

将以上实施例1、2制备的两性有机高分子絮凝剂和市售有机絮凝剂用于印染废水的絮凝处理，絮凝剂用量为60 mg/L，使用前先将废水pH值调制3~6。实验结果见表1

。

Claims (7)

1.一种两性有机高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于，以阴离子单体、非离子单体、阳离子单体为反应单体，通过依次将三种单体分段分批聚合得到的聚合物混合物，包括如下步骤：

首先将阴离子单体、螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐、还原剂、部分引发剂、水加入反应装置，在氮气气氛下升温至50~80 ^oC，反应3~5 h；

然后在氮气氛下加入非离子单体水溶液、一定量引发剂，继续反应3~5 h；

再在氮气气氛下加入阳离子单体水溶液，一定量引发剂，继续反应3~5 h，获得所述两性高分子絮凝剂，其中，所述阴离子单体、非离子单体、阳离子单体、螯合剂及引发剂各组分的重量份数如下：

阴离子单体 17~26份

非离子单体 26~35份

阳离子单体 35~44份

螯合剂 0.4~0.9份

还原剂 4.4~8.8份

引发剂 0.9~1.8份。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴离子单体水溶液为50%丙烯酸水溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非离子单体水溶液为50%的丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、强甲基丙烯酰胺水溶液中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子单体水溶液为60%的二甲基二烯丙基氯化铵或二乙基二烯丙基氯化铵水溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种；所述还原剂为亚硫酸氢钠。

6.一种两性有机高分子絮凝剂，其特征在于根据权利要求1-5任一所述制备方法得到。

7.一种根据权利要求6所述两性有机高分子絮凝剂在污水处理中的应用。