TWI626220B - Cationic flocculating agent and its application - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種陽離子凝絮劑，係包括：丙烯酸甲酯、丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、以及澱粉。此外，另提出一種利用上述陽離子凝絮劑處理含懸浮物之液態或泥態廢棄物的方法。
Description
本發明關於一種凝絮劑及其應用，且特別攸關一種陽離子凝絮劑及其應用。
「凝絮」意指利用特殊物質處理溶液，使溶液中的懸浮物團聚成較大顆粒，以利於後續固液分離，此種特殊物質稱作「凝絮劑」。按凝絮劑的組成，可分為無機凝絮劑、有機凝絮劑、與微生物凝絮劑。
常見的有機凝絮劑為聚丙烯醯胺（polyacrylamide，PAM），聚丙烯醯胺為丙烯醯胺（acrylamide，AM）經聚合反應形成的。聚丙烯醯胺雖然無毒，但於自然環境下會分解成丙烯醯胺。丙烯醯胺為一種神經毒，而且國際癌症研究機構（International Agency for Research on Cancer，IARC）更將其列為2A類可能致癌物。
職是之故，於不影響凝絮劑的凝絮效果為前提下，降低其丙烯醯胺含量確實為本發明所屬技術領域之人士積極解決的課題之一。
本發明之一目的在於提出一種新穎的凝絮劑，其以其他組成部分地取代丙烯醯胺。
於是，為達到上述及/或其他目的，本發明提出一種陽離子凝絮劑，其包含：丙烯酸甲酯（methyl acrylate，MA）、丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨（dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride，DAC）、以及澱粉。
本發明所提的陽離子凝絮劑的凝絮效果與習用的凝絮劑相較無明顯差異。另外，所提的陽離子凝絮劑以丙烯酸甲酯、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、及澱粉部分取代丙烯醯胺，使得丙烯醯胺含量降低。如此一來，可降低對操作人員可能造成的潛在毒害。
依上述特性，於本發明範圍內另提出一種處理含懸浮物之液態或泥態廢棄物的方法，其包括：添加上述陽離子凝絮劑至液態或泥態廢棄物中。
為讓本發明上述及/或其他目的、功效、特徵更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，作詳細說明於下：
本發明為將習用凝絮劑中的丙烯醯胺以特殊組成部分取代後，所得的產物仍保有與習用凝絮劑無明顯差異的凝絮效果，特別對溶液中帶陰性電荷之懸浮物的凝絮效果。
本發明之一第一實施方式提出一種陽離子凝絮劑，其包含：丙烯酸甲酯、丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、以及澱粉。於本實施方式，上述四種組成可聚合成一聚合物。此外，此聚合物較佳地具有250萬至350萬道爾頓（Dalton，Da）的分子量，+30.0至+70.0mV的界達電位（zeta potential）。而且，丙烯酸甲酯、丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、與澱粉間的莫爾比為1至5：1至10：1至5：1至10。
本實施方式的陽離子凝絮劑可依實際需求含有水或不含有水。於含水的條件下，本實施方式之陽離子凝絮劑的固含量為29至31％。
本發明之第二實施方式提出一種處理含懸浮物之液態或泥態廢棄物的方法，其包括：添加如第一實施方式所述的陽離子凝絮劑至液態或泥態廢棄物中。所謂「液態廢棄物」與廢液同義，其實例可以為但不限於汙水；所謂「泥態廢棄物」與廢泥同義，其實例可以為但不限於汙泥。此外，凝絮劑帶有陽性電荷，故懸浮物以帶有陰性電荷為佳。透過二不同電荷的相吸，凝絮劑會吸附於懸浮物表面而中和懸浮物表面電荷，使得懸浮物團聚成大顆粒子，利於後續的固液分離程序。
於本實施方式，當陽離子凝絮劑含有水時，陽離子凝絮劑與液態或泥態廢棄物間的重量比為1：100至10
7；另當陽離子凝絮劑不含水時，陽離子凝絮劑與液態或泥態廢棄物間的重量比為1：10
3至10
5。
茲以下述實施例，例示說明本發明以上實施方式：
《製備例：製作聚合物》
於5.1g丙烯酸甲酯與30mg引發劑過氧化苯甲醯均勻混合後，依序加入15.2g的AETEC接枝共聚物（丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、與澱粉以莫爾比1：1：2聚合）、54g水、與1g的Tween-20。接著，於50℃下攪拌所得的混合物45分鐘以進行乳化反應。然後，於2℃下加入62mg過硫酸鈉並通入氬氣與氮氣30分鐘至乳化產物。最後，加入0.5mL還原劑四甲基乙二胺（tetramethylethylenediamine，TEMED）至所得的混合物後，使混合物回溫至室溫進行聚合反應，再加熱至70℃，持溫2小時。透過上述操作可得到一布丁膠狀聚合物。
《分析例：聚合物的性質分析》
上述製備例之聚合物的物理性質經分析後如下：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 外觀 </td><td> 分子量 </td><td> 界達電位 </td></tr><tr><td> 白色 </td><td> 298.52萬道爾頓 </td><td> +51.0至+56.3mV </td></tr></TBODY></TABLE>
此外，圖1、2為利用傅里葉轉換紅外光分析聚合物的組成結果。自圖1可知，此聚合物相較於澱粉多出三個波峰分別為：1726.96cm
-1、1481.82cm
-1、與952.69cm
-1。其中波峰1726.96cm
-1反應出AETEC接枝共聚物的羰基，波峰1481.82cm
-1反應出AETEC接枝共聚物的胺基，波峰952.69cm
-1反應出AETEC接枝共聚物的季胺甲基。自圖2可知，丙烯酸甲酯的波峰與此聚合物的部分波峰重疊，但仍可看出有三個波峰未與此聚合物的波峰重疊，分別為：3031.63 cm
-1、1275.18 cm
-1、與1202.02 cm
-1。此種波峰的差異可能是丙烯酸甲酯於此聚合物中以聚合方式連接到AETEC接枝共聚物而造成的。
此結果可得知此聚合物為聚丙烯酸甲酯-g-AETEC接枝共聚物。
《分析例：聚合物對汙泥的凝絮效果分析》
首先，以不同濃度的聚合物與汙泥混合並靜置10分鐘。之後，利用波長600nm測量汙泥上層的吸光值，結果如下：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 凝絮劑濃度 </td><td> 600nm波長吸光值 </td></tr><tr><td> 0％ </td><td> 2.07068 </td></tr><tr><td> 1％ </td><td> 1.20285 </td></tr><tr><td> 0.1％ </td><td> 1.25119 </td></tr><tr><td> 0.01％ </td><td> 1.12361 </td></tr><tr><td> 0.001％ </td><td> 1.85137 </td></tr><tr><td> 0.0001％ </td><td> 1.97898 </td></tr><tr><td> 0.00001％ </td><td> 1.94414 </td></tr></TBODY></TABLE>
此結果搭配圖3顯示此聚合物對於汙泥有凝絮效果。
另外，由於聚合物帶有水，特別將聚合物加入95％酒精並置於60℃達72小時以除水乾燥。而此時可知，帶水之聚合物的固含量為30.06609％。接著，將不同濃度的乾燥過聚合物與汙泥混合並靜置1小時。最後，利用濁度計測量汙泥上層的濁度，結果如下：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 凝絮劑濃度 </td><td> 濁度 </td></tr><tr><td> 10ppm </td><td> 69mg/mL </td></tr><tr><td> 20ppm </td><td> 56 mg/mL </td></tr><tr><td> 40ppm </td><td> 41 mg/mL </td></tr><tr><td> 80ppm </td><td> 100 mg/mL </td></tr><tr><td> 100ppm </td><td> 117 mg/mL </td></tr></TBODY></TABLE>
最後，為比較此處乾燥過聚合物與市售品（購自臺灣富爾吉股份有限公司）對汙泥的凝絮效果，將兩者分別與汙泥混合並靜置，結果如下：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 乾燥過聚合物 </td><td> 市售品 </td></tr><tr><td> 濃度（％） </td><td> 0.12 </td><td> 0.2 </td></tr><tr><td> 凝絮時間（秒） </td><td> 40 </td><td> 60 </td></tr><tr><td> 消耗量（kg/分鐘） </td><td> 0.27 </td><td> 0.3 </td></tr><tr><td> 除水率（％） </td><td> 86.2 </td><td> 86.7 </td></tr></TBODY></TABLE>
由上可知，乾燥過聚合物的使用劑量、凝絮時間、與消耗量較低，這表示其部分凝絮效果優於市售品。
綜上所述，上述實施方式所提的陽離子凝絮劑的凝絮效果與習用的凝絮劑相較無明顯差異，甚至更優。而且，其係以丙烯酸甲酯、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、及澱粉部分取代丙烯醯胺，使得丙烯醯胺含量降低，故可降低對操作人員可能造成的潛在毒害。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，但不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效改變與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
無
圖1、2為一傅里葉轉換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）圖，說明製備例所得之聚合物的組成。 圖3為一照片圖，說明不同濃度之聚合物對汙泥的凝絮程度。
Claims (6)
- 一種陽離子凝絮劑，係具有一為29至31%的固含量且包括：水、丙烯酸甲酯、丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、以及澱粉；其中，該丙烯酸甲酯、該丙烯醯胺、該丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、及該澱粉間的莫爾比為1至5：1至10：1至5：1至10。
- 如請求項第1項所述之陽離子凝絮劑，係為一具250萬至350萬道爾頓(Dalton，Da)之分子量的聚合物。
- 如請求項第1項所述之陽離子凝絮劑，係為一具+30.0至+70.0mV之界達電位(zeta potential)的聚合物。
- 一種處理含懸浮物之液態或泥態廢棄物的方法，係包括：添加一如請求項第1項所述之陽離子凝絮劑至該液態或泥態廢棄物中。
- 如請求項第4項所述之方法，其中該液態或泥態廢棄物為一汙水或一汙泥。
- 如請求項第4項所述之方法，其中該陽離子凝絮劑與該液態或泥態廢棄物間的重量比為1：100至107。
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|---|---|---|---|---|
| CN1890279A (zh) * | 2003-12-03 | 2007-01-03 | 东亚合成株式会社 | 生产水溶性聚合物的方法 |
| CN102286132A (zh) * | 2011-05-17 | 2011-12-21 | 浙江大学 | 一种制备淀粉接枝阳离子型超支化酰胺类聚合物的方法 |
| CN102477125A (zh) * | 2010-11-22 | 2012-05-30 | 袁连海 | 一种疏水性高分子絮凝剂的合成工艺 |
| CN103554348A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-02-05 | 广东轻工职业技术学院 | 一种聚合物、其制备方法及应用 |
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- 2017-03-06 TW TW106107256A patent/TWI626220B/zh active
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