專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種有機(jī)絮凝劑及其制備方法，特別涉及一種陽(yáng)離子型聚丙烯厭胺絮凝劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：針對(duì)印染行業(yè)的混合廢水處理，目前廣泛使用的無(wú)機(jī)絮凝劑如聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等以及有機(jī)絮凝劑如聚丙烯酰胺等都只能處理低濃度，低pH值的混合印染廢水，不適于處理高濃度的印染廢水(COD在20000mg/L以上，其中含有大量不易降解的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物)。專(zhuān)利號(hào)為"ZL03133998.0",名稱(chēng)為"一種陽(yáng)離子型高分子絮凝劑及其制備方法"的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種絮凝劑，該絮凝劑為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季胺化后的單體和丙烯酰胺單體的共聚物，該共聚物結(jié)構(gòu)如下一{(CH2—CH(CH》}--——KOirCH)卜IiCOOCH2CH3)2HCrco跳丙烯酰胺以一種絮凝劑的單體被廣泛使用，具有易聚合的碳碳主鏈和酰胺基側(cè)鏈兩個(gè)活性基團(tuán)，然而該陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑只是單一的運(yùn)用了丙烯酰胺的一個(gè)活性基團(tuán)即主鏈自聚，如此浪費(fèi)了另一個(gè)活性基團(tuán)，絮凝效果有限，使用成本高；同時(shí)，由于該絮凝劑還存在一個(gè)活性基團(tuán)，穩(wěn)定性差，不適于高濃度印染廢水的處理。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種殘?jiān)哂袕?qiáng)疏水性，絮凝效果好，使用成本低，適用于處理髙濃度印染退漿廢水的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑。本發(fā)明還要提供一種上述絮凝劑的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，無(wú)三廢產(chǎn)生，安全、環(huán)保。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案是一種雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑，為式(I)表示的共聚物<image>imageseeoriginaldocumentpage5</image>式(I)中，mi，n及m;j均為3-2*104之間的整數(shù)，且im:n^1,m2:n>l。本發(fā)明采取的另一技術(shù)方案是一種式(I)表示的絮凝劑的制備方法，以丙烯酰胺和三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨為起始原料，包括如下步驟(1)、使丙烯酰胺與甲醛和二甲胺發(fā)生曼尼茲反應(yīng)，得到含有N，N-二甲基丙烯酰胺和殘余量的丙烯酰胺的混合物；(2)、向步驟(l)所得混合物中加入碳酸二甲酯進(jìn)行反應(yīng)，得到含有式(n)表示的陽(yáng)離子型季銨鹽單體和殘余量的丙烯酰胺的混合物；<image>imageseeoriginaldocumentpage5</image>(3)、將步驟(2)所得的混合物與三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨溶液混合，然后加入聚合催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(1)按以下方式進(jìn)行首先制備丙烯酰胺的水溶液，調(diào)節(jié)其pH89;然后于常溫下，向丙烯酰胺的水溶液中加入甲醛溶液，加畢，升溫至4060'C,在該溫度下保溫反應(yīng)2~3小時(shí)，然后滴加二甲胺溶液，于4060'C下反應(yīng)3~5小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)，得到含有N，N-二甲基丙烯酰胺和殘余量的丙烯酰胺的混合物。步驟(2)的反應(yīng)優(yōu)選在40'C60'C下進(jìn)行1~2小時(shí)。步驟(3)中所述聚合催化劑為過(guò)硫酸鈉和亞硫酸氫鈉按重量配比1:0.9-1.1組成的混合物，聚合反應(yīng)的溫度為50'C70'C，反應(yīng)時(shí)間為46小時(shí)。步驟(3)優(yōu)選按如下方式進(jìn)行首先將步驟(2)所得的混合物與三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨溶液充分混合，升溫至50'C70'C，然后將巳配成水溶液的聚合催化劑加入，反應(yīng)4~6小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)即得所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑。其中，所述的聚合催化劑的水溶液的較佳的濃度為3%~8%(質(zhì)量)。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)作為本發(fā)明的絮凝劑的共聚物中，三分之二以上的結(jié)構(gòu)單元為陽(yáng)離子化的丙烯酰胺，使得絮凝劑具有更強(qiáng)的疏水性，絮凝效果好，共聚物中引入的碳酸二甲酯季胺離子，耐酸、耐堿，使得共聚物適用的pH范圍廣，適合用作處理髙濃度印染退漿廢水的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑，此外，絮凝劑的投料量少，可以降低使用成本。本發(fā)明的制備方法同時(shí)利用丙烯酰胺的兩個(gè)活性基團(tuán)，即側(cè)鏈酰胺基通過(guò)曼尼茲反應(yīng)生成碳酸二甲酯季胺化的陽(yáng)離子丙烯酰胺單體，而主鏈與三甲基酰氧乙基三甲基氯化銨陽(yáng)離子單體發(fā)生共聚，并采用環(huán)保的"一鍋煮"方法，操作簡(jiǎn)單，成本低，所得絮凝劑具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和絮凝效果。具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1按照本實(shí)施例的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法包括如下步驟(1)、取71g丙烯酰胺，使溶解在100g蒸餾水中得到丙烯酰胺溶液，將該溶液加入到1L的四口燒瓶中，然后用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)丙烯酰胺溶液的pH至8~9。(2)、在室溫下，將8(^38%的甲醛溶液用40分鐘的時(shí)間滴加到上述丙烯酰胺溶液中，加熱溶液至50'C,反應(yīng)2.5小時(shí)后，向燒瓶?jī)?nèi)滴加120g40"/。的二甲胺溶液，繼續(xù)在50C下反應(yīng)2.5小時(shí)，再加入90g98%的碳酸二甲酯溶液，在50'C下反應(yīng)1.5小時(shí)，得到半成品溶液。(3)、取146g半成品溶液，將其與200g79。/。的三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨溶液混合均勻，加熱至60'C,每20分鐘加入10克自制聚合催化劑溶液，一共加3次，并保持混合溶液在60'C下，保溫反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束即得到所述的絮凝劑。其中，自制催化劑溶液由過(guò)硫酸納、亞硫酸氫鈉和水按照重量比1:1:58混合而成。實(shí)施例2按照本實(shí)施例的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法包括如下步驟(1)、取71g丙烯酰胺，使溶解在lOOg蒸餾水中得到丙烯酰胺溶液，將該溶液加入到1L的四口燒瓶中，然后用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)丙烯酰胺溶液的pH至8-9。(2)、在室溫下，將80g38%的甲醛溶液用40分鐘的時(shí)間滴加到上述丙烯酰胺溶液中，加熱溶液至50C，反應(yīng)2.5小時(shí)后，向燒瓶?jī)?nèi)滴加120g40"/。的二甲胺溶液，繼續(xù)在50'C下反應(yīng)2.5小時(shí)，再加入90g98%的碳酸二甲酯溶液，在50TC下反應(yīng)1.5小時(shí)，得到本發(fā)明的半成品溶液。(3)、取146g半成品溶液，將其與190g79%的三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨溶液混合均勻，加熱至60C每20分鐘加入IO克自制催化劑溶液，一共加3次，并保持混合溶液在60'C下，保溫反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束得無(wú)色透明的粘稠壯膠體即為所述的絮凝劑。其中，自制催化劑溶液由過(guò)硫酸納、亞硫酸氫鈉和水按照重量比1:1:58混合而成。實(shí)施例3按照本實(shí)施例的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法包括如下步驟(1)、取71g丙烯酰胺，使溶解在100g蒸餾水中得到丙烯酰胺溶液，將該溶液加入到1L的四口燒瓶中，然后用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)丙烯酰胺溶液的pH至8-9。(2)、在室溫下，將80g38。/。的甲醛溶液用40分鐘的時(shí)間滴加到上述丙烯酰胺溶液中，加熱溶液至50C，反應(yīng)2.5小時(shí)后，向燒瓶?jī)?nèi)滴加120g40n/。的二甲胺溶液，繼續(xù)在50'C下反應(yīng)2.5小時(shí)，再加入90g98%的碳酸二甲酯溶液，在50"C下反應(yīng)1.5小時(shí)，得到本發(fā)明的半成品溶液。(3)、取146g半成品溶液，將其與210g79%的三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨溶液混合均勻，加熱至60'C,每20分鐘加入IO克自制催化劑溶液，一共加3次，并保持混合溶液在60C下，保溫反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)柬即得到所述的絮凝劑。其中，自制催化劑溶液由過(guò)硫酸納、亞硫酸氫鈉和水按照重量比1:1:587混合而成。對(duì)實(shí)施例1-3的絮凝劑進(jìn)行表征，其中，分子量根據(jù)粘度計(jì)算而來(lái)，im、n及m2根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)推算而來(lái)，結(jié)果見(jiàn)表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>將實(shí)施例1-3的絮凝劑以及現(xiàn)有的絮凝劑對(duì)高濃度印染退漿廢水進(jìn)行處理，結(jié)果見(jiàn)表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表3可見(jiàn)，本發(fā)明絮凝劑投入量少，沉降時(shí)間短，絮凝效果好，且處理后的廢水中保留了80%以上的堿含量，可回用。以上對(duì)本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑，其特征在于該絮凝劑為式(I)表示的共聚物式(I)中，m1，n及m2均為3-2＊104之間的整數(shù)，且m1∶n≥1，m2∶n≥1。2、一種如權(quán)利要求l所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，其特征在于以丙烯酰胺和三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨為起始原料，包括如下步驟:(1)、使丙烯酰胺與甲醛和二甲胺發(fā)生曼尼茲反應(yīng)，得到含有N，N-二甲基丙烯酰胺和殘余量的丙烯酰胺的混合物；(2)、向步驟(l)所得混合物中加入碳酸二甲酯進(jìn)行反應(yīng)，得到含有式(II)表示的陽(yáng)離子型季銨鹽單體和殘余量的丙烯酰胺的混合物；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(II)(3)、將步驟(2)所得的混合物與三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨溶液混合，然后加入聚合催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟(1)的具體過(guò)程為首先制備丙烯酰胺的水溶液，調(diào)節(jié)其pH89;然后于常溫下，向丙烯酰胺的水溶液中加入甲醛溶液，加畢，升溫至4060"，在該溫度下保溫反應(yīng)2~3小時(shí)，然后滴加二甲胺溶液，于4060'C下反應(yīng)3~5小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)，得到含有N，N-二甲基丙烯酰膾和殘余量的丙烯酰胺的混合物。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟(2)的反應(yīng)的溫度為40r60'C,反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，其特征在于所述聚合催化劑為過(guò)硫酸鈉和亞硫酸氫鈉按重量配比1:0.9-1.1組成的混合物，聚合反應(yīng)的溫度為50'C70'C，反應(yīng)時(shí)間為46小時(shí)。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟(3)的具體過(guò)程為首先將步驟(2)所得的混合物與三甲基丙烯酰氧乙基氯化銨溶液充分混合，升溫至50'C70C,然后將配成水溶液的聚合催化劑加入，反應(yīng)46小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)即得所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的聚合催化劑的水溶液的質(zhì)量百分比濃度為3%~8%。全文摘要本發(fā)明涉及一種雙陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法，絮凝劑共聚物的三分之二以上結(jié)構(gòu)單元為陽(yáng)離子化的丙烯酰胺，并在共聚物中引入了碳酸二甲酯季胺離子，本發(fā)明絮凝劑具有更強(qiáng)的疏水性，絮凝效果好，耐酸、耐堿，適用的pH范圍廣，適合用作處理高濃度印染退漿廢水；此外，絮凝劑的投料量少，可以降低使用成本。本發(fā)明的制備方法同時(shí)利用丙烯酰胺的兩個(gè)活性基團(tuán)即側(cè)鏈酰胺基通過(guò)曼尼茲反應(yīng)生成碳酸二甲酯季胺化的陽(yáng)離子丙烯酰胺單體，而主鏈與三甲基酰氧乙基三甲基氯化銨陽(yáng)離子單體發(fā)生共聚，并采用環(huán)保的“一鍋煮”方法，操作簡(jiǎn)單，成本低，所得絮凝劑具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和絮凝效果。文檔編號(hào)C08F2/00GK101575132SQ20091011552公開(kāi)日2009年11月11日申請(qǐng)日期2009年6月11日優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日發(fā)明者健張,沈自強(qiáng)申請(qǐng)人:吳江市恒茂電子科技有限公司