專利名稱：：聚合物電解質(zhì)、聚合物聚集劑和廢水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含有磺化聚苯乙烯樹脂的聚合物電解質(zhì)，另外還涉及一種聚合物聚集劑和一種廢水處理方法。聚苯乙烯樹脂呈透明狀，具有優(yōu)良的電氣特性、剛度和耐水性。另外，生產(chǎn)成本很低。因此，聚苯乙烯樹脂可以單獨使用，或以共聚物和與其它類樹脂一起組合的混合物的形式加以使用，作為緩沖構(gòu)件(泡沫苯乙烯)材料、填充料、或電器和汽車的零配件和塑料殼體，它的應(yīng)用與以聚乙烯為代表的的聚烯烴樹脂一樣廣泛。聚苯乙烯樹脂不僅作為以上所述的結(jié)構(gòu)元件使用，而且，在轉(zhuǎn)化為一種聚合物電解質(zhì)以后，還可以作為一種凝聚劑。最近，保護自然環(huán)境已經(jīng)引起全球的關(guān)注，并且認(rèn)為保持水源的干凈是解決這個問題的關(guān)鍵。在這種情況下，控制工廠和一般家庭排放廢水的法規(guī)在污水控制法中已作嚴(yán)格規(guī)定。為了治理廢水，人們常依靠種種聚合物聚集劑來凈化水源。廣泛使用的聚合物聚集劑包括用于工業(yè)廢水的非離子/陰離子型，以及用于一般污水和人類排泄物的陽離子型。盡管這些聚合物聚集劑要根據(jù)具體的應(yīng)用來選擇合適的，但是對這些聚集劑來說共同的特征是應(yīng)具有凈化液態(tài)廢棄物，將其濃縮并從中去除水份的能力。在這些能力中，對懸浮液的凈化效率是最重要的，從保護環(huán)境防止污染的觀點來看，效率需要不斷加強提高，因為廢水用聚集劑處理后所產(chǎn)生的濾出液最終要排入當(dāng)?shù)氐慕雍Ｖ?。在這些情況下，進行了若干次試驗，在試驗中將兩種聚合物聚集劑結(jié)合或者將一種聚合物聚集劑與一種金屬化合物結(jié)合，形成一種可以降低濾出液化學(xué)需氧量和濁度的產(chǎn)品。然而，傳統(tǒng)的技術(shù)至今沒有生產(chǎn)出任何能令人滿意地凈化懸浮液的聚集劑，人們希望改進水處理領(lǐng)域的傳統(tǒng)技術(shù)。本發(fā)明的目的在于提供一種極易溶于水的聚合物電解質(zhì)。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種高效凈化懸浮液的聚合物聚集劑，還提供一種對于凈化懸浮液有很高效率的液體廢棄物處理方法。此外，本發(fā)明目的在于提供一種高效凈化懸浮液的聚合物聚集劑，并能降低泥餅的水分。本發(fā)明的聚合物電解質(zhì)除含有一種無機顏料外，還含有主要成份磺化聚苯乙烯樹脂，并且是水溶性的。在聚苯乙烯樹脂磺化反應(yīng)期間，無機顏料的存在，阻礙交聯(lián)反應(yīng)，因此抑制了產(chǎn)品的膠凝作用。通過這個過程，水中不會產(chǎn)生大量不必要的聚合物，可以穩(wěn)定地獲得水溶性的聚合物電解質(zhì)。本發(fā)明的聚合物聚集劑含有一種聚合物作為主要成份，另外，還含有碳黑。本發(fā)明提供的這種液體廢棄物處理方法包括向液態(tài)廢棄物中添加聚合物聚集劑，聚集懸浮物質(zhì)，通過過濾去除聚集的物質(zhì)。使用添加有碳黑的聚合物聚集劑或聚合物聚集劑與碳黑一起使用，都將提高試劑對懸浮液的凈化效率。本發(fā)明的聚合物聚集劑含有主要成份磺化苯乙烯聚合物，分子量為150,000-600,000。使用較大分子量的苯乙烯聚合物將提高產(chǎn)品對懸浮液的凈化效率，并且降低生成泥餅的水分。本發(fā)明的聚合物電解質(zhì)，除含有一種無機顏料外，還含有主要成份磺化聚苯乙烯樹脂，且是水溶性的。無機顏料或者含有碳黑，或者含有氧化鈦，或兩者都有，含量為1×10-5-15wt％，或最佳為5×10-4-5wt％。碳黑和氧化鈦可從用于樹脂著色劑，增強劑或具有導(dǎo)電性試劑的任何常用產(chǎn)品中選擇。例如，碳黑可從由槽法，爐法或熱力法生產(chǎn)的任何產(chǎn)品中選擇。可以使用由以上任何一種方法生產(chǎn)的碳黑產(chǎn)品，或者可以組合使用由不同方法生產(chǎn)的碳黑產(chǎn)品。碳黑的平均粒徑最好為5-500nm，10-50nm更好，氧化鈦可以具有金紅石、銳鈦礦或特細結(jié)構(gòu)。任一結(jié)構(gòu)的氧化鈦都可使用，或者可以組合使用具有不同結(jié)構(gòu)的氧化鈦晶體。平均粒徑最好為0.01-50nm0.05-10nm更好。聚苯乙烯樹脂由單一的聚苯乙烯化合物組成，或由苯乙烯與其它單體的共聚物組成。如果聚苯乙烯樹脂由共聚物組成，苯乙烯單體最好占30mol％以上。在這種情況下，產(chǎn)生的聚苯乙烯樹脂可能是混合物(alloy)或摻合物(blend)。這時聚苯乙烯樹脂最好占總成份的20wt％以上。苯乙烯共聚物包括苯乙烯-丁二烯，苯乙烯-丙烯腈，苯乙烯-丁二烯-丙烯月腈，苯乙烯-(甲基)丙烯酸鹽(1-4個碳的脂族烴)，苯乙烯-丙烯腈-(甲基)丙烯酸酯(1-4個碳的脂族烴)，苯乙烯-丁二烯-(甲基)丙烯酸酯(1-4個碳的脂族烴)，苯乙烯-無水馬來酸酐，和苯乙烯-無水甲叉丁二酸。其中優(yōu)選的是苯乙烯-丁二烯，苯乙烯-丙烯腈，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈，苯乙烯-丙烯腈-(甲基)丙烯酸酯(1-4個碳的脂族烴)，苯乙烯-丁二烯-(甲基)丙烯酸酯(1-4個碳的脂族烴)和苯乙烯-無水馬來酸酐。其中最好的是苯乙烯-丁二烯，苯乙烯-丙烯腈，苯乙烯-于二烯-丙烯腈，和苯乙烯-無水馬來酸酐。這些苯乙烯共聚物可單獨使用或與聚苯乙烯或其它苯乙烯共聚物結(jié)合使用。聚苯乙烯樹脂的分子量為5,000-10,000,000是可取的，50,000-100,000更為可取，或100,000-500,000最為可取。如果聚苯乙烯樹脂制成混合物或作為混合物使用，那么與這些混合物或摻合物組合使用的其它聚合物包括聚亞苯基醚，聚碳酸酯，聚苯硫，聚酰胺(酰胺纖維)，聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯。其中優(yōu)選的是聚亞苯基醚和聚碳酸酯。其中任何一個都可單獨使用，或兩者以上組合使用。以上所述的聚合物電解質(zhì)可用作處理液體廢棄物的聚集劑，水泥產(chǎn)品的分散劑，紙制品的減薄劑，仿形機床的導(dǎo)電介質(zhì)，以及抗靜電試劑。它們尤其適用于處理液體廢棄物，分散水泥顆粒，使紙纖維減薄以及使仿形機床色粒導(dǎo)電。制造本發(fā)明的聚合物電解質(zhì)就是要生產(chǎn)以上所述聚合物電解質(zhì)，該生產(chǎn)工藝就是在無機顏料存在條件下，通過磺化聚苯乙烯樹脂，把它轉(zhuǎn)化成一種水溶性的聚合物電解質(zhì)。聚苯乙烯樹脂可從上面所述的物質(zhì)中選取，也可以采用一種專用于生產(chǎn)本發(fā)明聚合物電解質(zhì)的新材料(未曾用過的材料)，或者從工廠、商店和家庭的廢棄物(廢料)中選取?；蛘咝铝吓c廢料組合使用。從以上可以看出，本發(fā)明把大量生產(chǎn)并廢棄的通用樹脂聚苯乙烯樹脂循環(huán)利用，因此它對保護地球環(huán)境防止人工污染是非常有益的。從這點來看，本發(fā)明希望使用廢棄材料作為聚苯乙烯樹脂來源，而不用新材料。希望利用工廠和商店的廢棄物，作為聚苯乙烯樹脂的來源，勝過利用一般家庭的廢棄物，因為工廠和商店的廢棄物多少都是同一類成份。在磺化反應(yīng)前，聚苯乙烯樹脂溶解或分散在一種有機溶劑中，在該溶劑中加入一種磺化劑。如果聚苯乙烯樹脂與另一種聚合物結(jié)合使用，那么兩種物質(zhì)溶解或分散在一種有機溶劑中。有機溶劑最好是帶有1-2個碳的鹵代脂族烴，特別是1，2-二氯甲烷，三氯甲烷，二氯甲烷以及1，1-二氯乙烷。盡管向這種有機溶劑中添加的聚苯乙烯樹脂的量的多少取決于樹脂的分子量，但優(yōu)選的比例為0.5-50wt％，按照2-20wt％的比例則更為可取。也可以使用飽和或不飽和的環(huán)烴化合物。飽和環(huán)烴化合物包括環(huán)戍烷，甲基環(huán)戍烷，環(huán)己烷，甲基環(huán)己烷，乙基環(huán)己烷，對-烯(p-menthane)，二環(huán)己基，十氫化萘，檜烷等。不飽和環(huán)烴化合物包括環(huán)己烷，單環(huán)單萜(苧烯，樅油烯和萜品烯)，雙環(huán)單萜(蒈烯，蒎烯，檜烯和莰烯)，和萜品油烯。在這些環(huán)烴中，飽和環(huán)烴最好。能與一種環(huán)烴同時存在的溶劑，除上而所述的脂族烴以外，還包括帶有1-7個碳的飽和開鏈烴，乙腈，二硫化碳，四氧呋喃(tetrahydrofuran)，四氫吡哺(tetrahydropyrane)，丙酮，丁酮，噻吩等，其中最好的是飽和開鏈烴，乙腈，四氫呋喃和丙酮?；腔瘎┌o水硫酸，發(fā)煙硫酸，氯代丁二酸和濃硫酸。對聚苯乙烯樹脂支鏈的每一個苯環(huán)投加的磺化劑量最好是0.5～2.0mol，0.7～1.5mol更好。如果聚亞苯基醚或聚碳酸酯樹脂結(jié)合使用，要考慮這種樹脂構(gòu)架的苯環(huán)以及上面所述的聚苯乙烯樹脂的苯環(huán)，確定磺化劑的投加量。如果投加磺化劑最太小，產(chǎn)品不能充分磺化，也不能充分溶解于水。相反，如果投加磺化劑量太大，促進內(nèi)部分子間交聯(lián)反應(yīng)進行，導(dǎo)致副產(chǎn)品產(chǎn)量升高，產(chǎn)品在水中溶解度也會降低?；腔瘎┛梢耘c路易斯堿結(jié)合使用。這時，路易斯堿包括磷酸烷基酯，如磷酸三乙酯和磷酸三甲酯，二噁烷，無水醋酸，乙酸乙酯，二乙醚，噻噁烷等，磺化反應(yīng)最好在0-80℃進行，10-60℃更好。在磺化反應(yīng)期間，重要的是要保證碳黑或氧化鈦或一種無機顏料中的任何一種共存?；腔磻?yīng)期間，碳黑或氧化鈦或兩者的濃度最奸保證在1×10-5-25wt％，5×10-4-10wt％更好。在磺化反應(yīng)前，向反應(yīng)系統(tǒng)中加入無機顏料，那么在其后發(fā)生磺化反應(yīng)期間能夠共存，或者利用聚苯乙烯樹脂中原有的無機顏料代替。通常，廢棄聚苯乙烯樹脂中含有添加劑碳黑或氧化鈦，如果成份滿足以上所述的需要，不必再考慮添加一種無機顏料，廢棄聚苯乙烯樹脂就能進行磺化反應(yīng)。先前加入無機顏料的樹脂很容易在反應(yīng)系統(tǒng)中分散。先前加入無機顏料的樹脂中，顏料含量最奸是0.002-50wt％，0.01-10wt％更好。在以上所述的聚苯乙烯樹脂磺化反應(yīng)期間，如果保證無機溶劑共存，將提高樹脂分散度，使反應(yīng)均勻進行。同時也抑制內(nèi)部分子間交聯(lián)反應(yīng)的進行，因此抑制了不溶于水的副產(chǎn)品產(chǎn)生。這樣，反應(yīng)系統(tǒng)中的無機溶劑的存在將保證水溶性聚合物電解質(zhì)的穩(wěn)定生產(chǎn)，增強聚合物電解質(zhì)的分散度，并且在質(zhì)量上也能保證聚合物電解質(zhì)的穩(wěn)定生產(chǎn)。在以上所述的磺化反應(yīng)后，使反應(yīng)系統(tǒng)與一種堿性化合物反應(yīng)以便將其中和。堿性化合物包括堿金屬和堿土金屬的氫氧化物及碳酸鹽，氨，伯胺至叔胺化合物。可以加入純凈物或溶液形式，要逐漸加入，直到系統(tǒng)被完全中和。如果加入一種水溶液，加入量將隨著聚苯乙烯樹脂的分子量變化而變化，最好是樹脂總重量的1-100倍，2-50倍更好。中和反應(yīng)完成后，通過分餾或蒸發(fā)去除溶劑。按以上的步驟，生產(chǎn)出一種含有無機顏料的水溶性聚合物電解質(zhì)。通常含有無機顏料的聚合物電解質(zhì)溶于水時的均勻分散度很奸，但根據(jù)需要也可通過過濾去除無機顏料。另外，本發(fā)明能利用含有碳黑的聚合物電解質(zhì)作為一種聚集劑，或利用與碳黑結(jié)合的聚合物聚集劑處理液體廢棄物。本發(fā)明使用的碳黑包括通常用做著色劑或樹脂增強劑或?qū)щ娦阅茉鰪妱┑漠a(chǎn)品。碳黑可從由槽法、爐法或熱力法生產(chǎn)的任一產(chǎn)品中選取。由其中任何一種方法生產(chǎn)的碳黑產(chǎn)品可單獨使用，或由不同方法生產(chǎn)的碳黑產(chǎn)品結(jié)合使用。碳黑產(chǎn)品的平均粒徑最好為5-500nm、10-50nm更好。當(dāng)把碳黑放在廢水中時，懸浮在水中的有機成份和微小顆粒圍繞作為核心的碳黑粒子聚集在一起，形成聚集體。這些細小的聚集體，由于聚合物聚集劑的作用，進一步聚集，形成大的聚集體，然后通過過濾去除。這將降低濾出液的濁度和COD。在以上步驟中，無論是碳黑和其它聚合物聚集劑組合以后添加，還是它與聚合物聚集劑分開添加，產(chǎn)生的效果一樣。然而最好使用前將碳黑與聚合物聚集劑組合在一起，因為這樣做會使聚合物聚集劑在廢水中分散的更均勻，不需要復(fù)雜工藝，如果這些試劑分開添加，就需要復(fù)雜工藝。如果兩種試劑分開添加，其中任何一個都可先加，但最好是先添加碳黑。如果碳黑和聚合物聚集劑結(jié)合起來使用，相對聚合物聚集劑的聚合成份，碳黑的添加量最好定為0.01-20wt％，0.05-10wt％更奸。如果分開向廢水中添加碳黑與聚合物聚集劑，盡管它的添加量多少要按照水中懸浮物(SS)的濃度調(diào)整，但最好是0.005-1000ppm，0.01-200ppm更奸。如果添加量太小，聚集體去除以后的濾出液仍有相當(dāng)大的濁度和COD。相反，如果添加量太大，碳黑會殘留在濾出液中，或者會于擾懸浮顆粒的聚集。構(gòu)成聚合物聚集劑的聚合化合物包括聚苯乙烯樹脂，非離子或陰離子丙烯酰胺樹脂，或陽離子樹脂的磺酸鹽。它們可單獨使用或組合使用。適用于本發(fā)明的非離子，陰離子和陽離子聚合物聚集劑將作詳細說明。(非離子聚合物聚集劑)它們包括聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰胺，優(yōu)選的是聚丙烯酰胺。(陰離于聚合物聚集劑)它們包括(甲基)丙烯酸樹脂，如已進行部分水解的聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰胺，丙烯酸或甲基丙烯酸與丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的其聚物或它們的鹽，丙烯酸或甲基丙烯酸與丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-甲基丙磺酸或乙烯基磺酸的三重共聚物和他們的鹽。較為可取的是已進行部分水解的聚丙烯酰胺，丙烯酸與丙烯酰胺的其聚物與他們的鹽，丙烯酸與丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-甲基丙-磺酸的三重共聚物和他們的鹽。聚苯乙烯磺酸鹽聚合物包括聚苯乙烯，苯乙烯-丁二烯，苯乙烯-丙烯腈，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈，苯乙烯-(甲基)丙烯酸鹽，苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯(帶有1-4個碳的脂族烴)，苯乙烯-丁二烯-(甲基)丙烯酸酯(帶有1-4個碳的脂族烴)，苯乙烯一無水馬來酸，以及苯乙烯-無水甲叉丁二酸。其中優(yōu)選的是聚苯乙烯，苯乙烯-丁二烯，苯乙烯-丙烯腈，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈，以及苯乙烯-無水馬來酸。其它的聚合物包括聚亞苯基醚，聚碳酸酯，聚苯硫，以及聚對苯二甲酸乙二醇酯，其中優(yōu)選的是聚亞苯基醚和聚碳酸酯。通過回收利用作為用于制作許多種產(chǎn)品的通用樹脂材料大量生產(chǎn)的聚苯乙烯樹脂可以制備陰離子聚合物聚集劑并因此可以很容易地?fù)饺刖郾揭蚁渲幕撬猁}中。(陽離子聚合物聚集劑)優(yōu)選的是，二烷基氨烷基(甲基)丙烯酸鹽(例如，與氯代甲烷、芐基氯等)的四元化合物的聚合物，或它的鹽類(無機鹽如氯化物、硫酸鹽等，有機鹽如醋酸鹽等)，或它們與(甲基)丙烯酰胺的共聚物。例如，優(yōu)選的是二甲基胺基醚丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物的聚合物或它們與丙烯酰胺的共聚物。優(yōu)選的是二烷基氨烷基(甲基)丙烯酰胺的四元化合物的共聚物或它們的酸式鹽，或它們與(甲基)丙烯酰胺的共聚物。例如，優(yōu)選的是二甲基氨丙基丙烯酰胺與氯代甲烷結(jié)合，再與丙烯酰胺結(jié)合形成的四元化合物的共聚物?！ぞ郾０繁恢瞥删哂嘘栯x子活性以后產(chǎn)生的化合物，它們包括例如在聚丙烯酰胺進行曼寧衰減反應(yīng)或霍夫曼分解反應(yīng)以后產(chǎn)生的物質(zhì)·表鹵代醇-胺縮合以后產(chǎn)生的化合物，它們包括例如，表鹵代醇和具有2-8個碳的亞烷基雙胺之間聚合縮合物·聚氯化二甲基二烯丙基季銨·雙氰基雙胺的縮合物，它們包括例如，雙氰基雙胺和氯化銨的福爾馬林縮合物·聚乙烯亞胺·聚乙烯基米唑啉·聚氨基葡糖酸式鹽陽離子聚合物聚集劑最好包括二烷基氨烷基(甲基)丙烯酸鹽的四元化合物的聚合物或它們的酸式鹽，以及它們與(甲基)丙烯酰胺的共聚物，二烷基氨烷基(甲基)丙烯酰胺的四元化合物的聚合物或它們的酸式鹽或它們與(甲基)丙烯酰胺的共聚物，以及聚氨基葡糖酸式鹽?？梢园严嗤x子型的多種聚合物聚集劑組合起來，或者可以使用組合了陰離子活性和非離子活性的聚合物聚集劑或使用組合了陽離于活性和非離子活性的聚合物聚集劑。聚苯乙烯樹脂可以從專門用于生產(chǎn)本發(fā)明聚合物電解質(zhì)的新材料(新料)中選擇，或從工廠、商店和家庭的廢棄物(廢料)中選擇?；蛘咝铝吓c廢料結(jié)合使用。從以上可以看出，本發(fā)明能循環(huán)利用作為通用樹脂大量生產(chǎn)的聚苯乙烯，因此有益于保護地球環(huán)境，防止人工污染。從這點來看，本發(fā)明希望利用廢料作為聚苯乙烯樹脂的來源，而不利用新料。由于大部分廢棄聚苯乙烯樹脂材料中含有碳黑，那么，當(dāng)聚苯乙烯樹脂轉(zhuǎn)化為一種磺酸鹽時，將提供一種含有足量碳黑的聚集劑。為了磺化聚苯乙烯樹脂，需要把聚苯乙烯樹脂溶解或分散在一種有機溶劑中，并且向溶液中添加磺化劑。溶液在磺化反應(yīng)完成后，通過與一種堿性化合物反應(yīng)被中和，通過分餾或蒸發(fā)去除溶劑。溶劑最好包括具有1-4個碳的脂族鹵代烴，如1，2-二氯己烷，脂族環(huán)狀化合物，如環(huán)己烷。本發(fā)明循環(huán)利用含有主要成份磺化苯乙烯聚合物的聚合物電解質(zhì)，分子量為150,000到600,000。用于這個目的聚苯乙烯樹脂可從專門用于生產(chǎn)本發(fā)明的聚合物電解質(zhì)的新材料(新料)中選擇，或從工廠、商店和家庭的廢棄物(廢料)中選擇。或者新料與廢料組合使用。本發(fā)明能循環(huán)利用作為通用樹脂大量生產(chǎn)的聚苯乙烯，因此有益于保護地球環(huán)境，防止人為污染。從這點來看，本發(fā)明利用廢料而不是新料作為聚苯乙烯的來源這是很理想的。以上所述的聚合物聚集劑可以通過把一定量的苯乙烯聚合物，磺化劑和溶劑混合并且進行磺化反應(yīng)而制得。對這種磺化反應(yīng)，添加苯乙烯聚合物的量最好是0.1-30wt％，0.5-20wt％更好。如果苯乙烯聚合物濃度低于以上范圍，就很難把砜基團導(dǎo)入苯乙烯聚合物。相反，如果調(diào)整苯乙烯聚合物濃度超過以上范圍，在磺化反應(yīng)期間容易形成膠體，或者說大部分聚合物沒有參加反應(yīng)?；腔磻?yīng)最好在0-100℃，15-80℃吏好。如果反應(yīng)溫度低于這個范圍，磺化反應(yīng)很難發(fā)生，聚合物聚集劑的產(chǎn)量也就減少。另外，保證磺化反應(yīng)時間為10分鐘到10小時，最好是30分鐘到5小時；(不包括逐滴添加磺化劑需要的時間)。按照以上所述的方式完成磺化反應(yīng)以后，溶液中含有被添加的中和劑中和的砜基團，通過蒸發(fā)去除溶液中的溶劑，產(chǎn)生了最終的聚合物聚集劑。中和劑可以包括堿性物質(zhì)[例如堿金屬(鈉、鋰、鉀等)，堿土金屬(例如鎂、鈣等)]的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、乙酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽，以及氨和各種胺類化合物(伯胺至叔胺)。中和劑可以以固體形式或水溶液的形式慢慢地加到反應(yīng)系統(tǒng)中，中和被引入苯乙烯聚合物中的砜基。通過分餾或蒸發(fā)去除溶劑。這樣所得到的聚合物聚集劑分子量一定在150,000到600,000,或更好在200,000到500,000。如果磺化的苯乙烯聚合物分子量小于150,000，聚合物聚集劑就喪失聚集懸浮液中懸浮顆粒的活性，反而把懸浮物分散入溶劑中。相反，如果磺化苯乙烯聚合物分子量為600,000以上，那么懸浮顆粒集聚成粗大團體，不能充分凈化廢水，產(chǎn)出的泥餅含有很多水。對這種聚合物聚集劑，需要向苯乙烯聚合物中導(dǎo)入40mol％以上的砜基團，最好為50mol％以上。如果苯乙烯聚合物含有40mol％以下的砜基團，聚合物聚集劑就難溶于水，那么就大大降低了對懸浮液中懸浮物的集聚活性。如上所述，向苯乙烯聚合物中導(dǎo)入預(yù)定量的砜基團產(chǎn)生一種適用的聚合物聚集劑，苯乙烯單體最好占苯乙烯聚合物的60mol％，80mol％以上更好。如果苯乙烯聚合物中苯乙烯單體音分低于60mol％，那么就很難導(dǎo)到一種通過磺化反應(yīng)把預(yù)定量的砜基團導(dǎo)入的聚合物聚集劑。這樣得到的聚合物聚集劑可與另一種含有非離子和/或陰離子活性的丙烯酰胺聚合物的聚集劑結(jié)合使用，來處理廢水。這種正在討論的試劑也可與另一種具有陽離子活性的聚集劑結(jié)合使用。上面提到過的任何一種非離子、陰離子或陽離子聚合物聚集劑都可使用。如果聚合物聚集劑與另外一種聚集劑結(jié)合使用，可以在用前與后者結(jié)合，或者在使用時單獨添加。特別是，如果與陽離子聚合物聚集劑結(jié)合使用，最好在使用時單獨添加。優(yōu)選實施例的詳細說明含有無機物質(zhì)的聚合物電解質(zhì)通過用研磨機粉碎以下物質(zhì)來制備樹脂。(a)聚苯乙烯Aldrich，分子量(MW)＝280,000(不含無機顏料)(b)高度耐沖擊聚苯乙烯超結(jié)構(gòu)箱式殼體材料(含1wt％的碳黑)(c)高度耐沖擊聚苯乙烯含有聚亞苯基醚的混合物(復(fù)印機的殼體材料)(含有2wt％的氧化鈦)(d)聚苯乙烯含有聚亞苯基醚的混合物CD-ROM驅(qū)動器的殼體材料(含有2wt％的碳黑)例1在540g1，2-二氯乙烷中溶解60g聚苯乙烯·(a)，添加0.5g碳黑，(一種著色的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，HCC型，平均粒徑為9-14nm)?；旌衔锛訜岬?0℃，用30多分鐘時間，逐滴添加77g60％的發(fā)煙硫酸。在反應(yīng)系統(tǒng)中形成一種淤漿產(chǎn)品，但在整個反應(yīng)過程中沒有凝膠附著在反應(yīng)器壁上。逐滴添加完以后，另外用30分鐘，把混合物溫度保持與磺化反應(yīng)相同的溫度，在反應(yīng)進行的同時，加入氫氧化鈉的水溶液進行中和反應(yīng)。然后，加熱混合物，通過蒸發(fā)去除1，2-二氯乙烷，把殘余物溶于水中，用氫氧化鈉把PH值調(diào)到8。這個過程得到20wt％的聚合物電解質(zhì)水溶液。這樣得到的聚合物電解質(zhì)水溶液，在室溫下放置一個月，仍保持很好的均勻分散性能。例2在63g1，2-二氯乙烷中溶解6.93g高度耐沖擊聚苯乙烯(b)，形成溶液。第一種溶液和9.33g60％的發(fā)煙硫酸用60分鐘的時間同時逐滴加入到把2.44g磷酸三乙酯投加到70g1，2-二氯乙烷中形成的溶液中。在逐滴投加期間，反應(yīng)系統(tǒng)溫度控制在20-25℃。高度耐沖擊聚苯乙烯(b)中含有的碳黑均勻地分散在反應(yīng)系統(tǒng)中，隨著磺化反應(yīng)的進行，產(chǎn)生穩(wěn)定的淤漿化合物。在這個例子中，也沒有凝膠物質(zhì)附著在反應(yīng)器壁上。逐滴添加完以后，另外用30分鐘，把混合溫度保持與磺化反應(yīng)相同的溫度，在反應(yīng)進行的同時，加入氧氧化鈉的水溶液進行中和反應(yīng)。然后，加熱混合物，通過蒸發(fā)去除1，2-二氯乙烷，把殘余物溶于水中，得到20wt％的聚合物電解質(zhì)水溶液。這樣得到的聚合物電解質(zhì)水溶液，在室溫下放置一個月，仍保持很好的均勻分散性能。例3向70g1，2-二氯乙烷中加入0.6g磷酸三乙酯，形成溶液，保持在20-25℃，添加到0.27g的無水硫酸中。7.0g高度耐沖擊聚苯乙烯-聚亞苯基醚混合物(c)溶于63g1，2-二氯乙烷和5.4g硫酸中形成溶液，保持相同的溫度，用60多分鐘時間，同時逐滴加入到前面的混合物中。高度耐沖擊聚苯乙烯(c)中含有的氧化鈦均勻分散在反應(yīng)系統(tǒng)中，隨著磺化反應(yīng)進行，產(chǎn)生穩(wěn)定的淤漿化合物。在這個例子中，也沒有凝膠物質(zhì)附著在反應(yīng)器壁上。逐滴添加完以后，向反應(yīng)系統(tǒng)中同時攪拌緩慢加入含有3.0g氫氧化鈉的32g水溶液。然后，加熱混合物，通過蒸發(fā)去除溶劑，把殘余物溶于水中，用氫氧化鈉把水溶液PH值調(diào)整到8。這個過程得到含有30wt％的聚合物電解質(zhì)水溶液。這樣得到的聚合物電解質(zhì)水溶液，在室溫下放置一個月，仍保持很好的均勻分散性能。例4除了用聚苯乙烯-聚亞苯基醚混合物(d)取代高度耐沖擊聚苯乙烯-聚亞苯基醚混合物(c)以外，這個過程與例3的過程一樣，產(chǎn)生一種聚合物電解質(zhì)的水溶液。這時，聚苯乙烯-聚亞苯基醚混合物(d)中的碳黑也均勻分散在反應(yīng)系統(tǒng)中，隨著磺化反應(yīng)進行，產(chǎn)生穩(wěn)定的淤漿化合物。在這個例子中，也沒有凝膠物質(zhì)附著在反應(yīng)器壁上。這樣得到的聚合物電解質(zhì)水溶液，在室溫下放置一個月，仍保持很好的均勻分散性能。對比例1除了不加碳黑外，這個過程與例1相同，產(chǎn)生一種聚合物電解質(zhì)水溶液。在這個對比例中，逐滴加入無煙硫酸以后約10分鐘，反應(yīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生固態(tài)塊的凝膠物質(zhì)，逐滴加入完成時，凝膠物質(zhì)附著在反應(yīng)器壁上。另外，這些凝膠物質(zhì)不溶于水或堿性水溶液。性能評價例1和對比例1進行對比表明在聚苯乙烯進行磺化反應(yīng)時，碳黑的存在抑制難溶于水的附產(chǎn)品的產(chǎn)生。例2進一步說明了來源于用過的聚苯乙烯樹脂的廢料能產(chǎn)出高含量的聚合物電解質(zhì)溶液，并且用過的聚苯乙烯樹脂中含有足量的碳黑。另外，從例3和例4的結(jié)果表明，使用聚苯乙烯樹脂與另一種聚合物的混合物與單獨使用聚苯乙烯樹脂相比較，都能產(chǎn)出同樣高含量的聚合物電解質(zhì)溶液。含有碳黑的聚合物聚集劑例5制備25wt％的聚苯乙烯磺酸鈉水溶液作為一種聚合物聚集劑，添加碳黑(用于塑料著色劑，HCC型，平均粒徑為9-14nm)濃度到0.1wt％，并分散開。這個溶液為例5的試樣。例6高度耐沖擊聚苯乙烯(用過的超結(jié)構(gòu)箱式殼體材料，含2wt％的碳黑)溶于1，2-二氯乙烷中，并在20-25℃下逐滴加入無水硫酸用于磺化反應(yīng)。然后，加入與無水硫酸相同摩爾濃度的氫氧化鈉溶液用于中和反應(yīng)，通過蒸發(fā)去除溶劑，產(chǎn)出一種含20wt％聚合物的聚合物聚集劑水溶液。這個溶液中也含有0.2wt％碳黑。這個為例6的試樣。例7制備含有0.05wt％部分水解的聚丙烯酰胺的水溶液作為一種聚合物聚集劑，加入類似于例5投加的碳黑濃度到0.005wt％,并分散開。該水溶液作為例7的試樣。例8例5的試樣和例7的試樣以1∶1體積比混合，該水溶液作為例8的試樣。例9制備含有0.2wt％的二甲基氨乙基甲基丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物水溶液，添加類似例5投加的碳黑濃度到0.01wt％，并分散開，該水溶液作為例9的試樣。對比例2除了不加碳黑以外，制備與例5一樣的水溶液。這樣，制成25wt％的聚苯乙烯磺酸鈉水溶液作為對比例2的試樣。對比例3除了不加碳黑以外，制備與例7一樣的水溶液。這樣，制成0.05wt％的部分水解聚丙烯酰胺水溶液作為對比例3的試樣。對比例4除了不含有碳黑外，制備與例8一樣的水溶液。這樣，對比例2與對比例3試樣以1∶1(體積比)混合制成對比例4的試樣。對比例5除了不添加碳黑外，制備與例9一樣的水溶液。這樣，制成0.2wt％的二甲基氨乙基甲基丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物的聚合物水溶液作為對比例5的試樣。性能評價以上試樣通過以下試驗評價他們處理廢水的性能。首先，采集電子部附加上廠排放的廢水(PH3.2，SS濃度為0.5wt％，COD濃度為50ppm)制成試樣，加入500ppm的硫酸鋁。產(chǎn)生的懸浮液作為試驗底物，評價試樣的性能。將一百毫升試驗底物(100ml)注入體積為200ml的帶蓋量筒中。將例5-8和對比例2-4的試樣分別加到試驗底物中使?jié)舛葹?.0ppm。然后立即倒置不斷攪拌量筒，反復(fù)進行10次，并保證豎放。當(dāng)擱置豎放時，可確定懸浮顆粒的沉降速率，沉降后濾出液的濁度，上層清液的COD。結(jié)果如表1所示。表1</tables>從表1明顯看出，例5-8的所有試樣都具有用作聚合物聚集劑的基本屬性，相比對比例2-4的不含碳的試樣，它們在降低沉降后濾出液的濁度上。具有更好的效果。以上結(jié)果表明聚合物聚集劑，如果與碳黑結(jié)合，將極大的提高處理廢水效率，特別是提高懸浮液凈化效率。我們還發(fā)現(xiàn)聚合物聚集劑可含有聚苯乙烯磺酸鈉和部分水解的聚丙烯酰胺，聚苯乙烯磺酸鈉包括利用用過的聚苯乙烯樹脂中制備的材料。采集從污水處理廠排放的混合淤漿(PH6.8,SS濃度2.8wt％，COD濃度250ppm)，用作評價試樣性能的試驗底物。例9的試樣和對比例5的試樣分別加入裝有試驗底物的大口瓶中，同時要攪拌底物，按每百分之一SS加入0.5wt％的比例，混合物擱置豎放，可以確定出沉降速率，上層清液的濁度和COD，結(jié)果如表2所示。作一比較，向試驗底物中加入200ppm的碳黑，對比例5的試樣是每百分比SS加入0.5wt％，對產(chǎn)生的混合物進行相同的測定。這種情況作為例10的試樣，結(jié)果如表2標(biāo)題下所示。表2</tables>從表2我們可以得到以下結(jié)論。如果把含有碳黑以及一種聚合物聚集劑溶液的混合物加入到試驗底物中(例9)，或者添加碳黑以后添加聚合物聚集劑的溶液(例10)，廢水的處理效率都得到很大的提高，或更準(zhǔn)確地說，與不添加碳黑只使用聚合物聚集劑溶液相比，試驗底物得到了更有效的凈化(對比例5)。從這點上表明，加有碳黑的聚合物聚集劑，無論在處理前添加或在處理期間添加，都極大的提高了處理廢水的效率。含有相對較大分子量苯乙烯聚合物的聚合物聚集劑例11例11的聚合物聚集劑含有聚苯乙烯磺酸鈉(SientiticPolymerCo.)或磺化苯乙烯聚合物。在這個例于中，調(diào)整聚苯乙烯磺酸鈉的分子量為17.5×104。例12例12的聚合物聚集劑含有聚苯乙烯磺酸鈉(SientificPolymerCo.)，分子量為50.0×104。例13例13的聚合物聚集劑按以下步驟制備。把高度耐沖擊聚苯乙烯(用過的超結(jié)構(gòu)箱式殼體材料，分子量為17.7×104)溶于1，2-二氯乙烷，在20-25℃下，逐滴加入無水硫酸用于磺化反應(yīng)。然后，加入與無水硫酸相同摩爾濃度的氫氧化鈉溶液用于中和反應(yīng)，通過蒸發(fā)去除溶劑，制成一種聚合物聚集劑的溶液。這個溶液作為例13的試樣。例13的聚合物聚集劑中含有分于量為350,000的聚苯乙烯磺酸鈉。例14例14的聚合物聚集劑，除了使用電視機的殼體材料作為高度耐對擊聚苯乙烯(分子量＝22.4×104)以外，制作方式與例13相同。這個例于的聚合物聚集劑含有分于量為450,000的聚苯乙烯磺酸鈉。例15把一種陰離子聚合物聚集劑的聚丙烯酰胺部分的水解產(chǎn)物以1∶1的重量比投加到例13的聚合物聚集劑里，然后就得到例15的聚合物聚集劑。例16把用做陽離子聚合物聚集劑的二甲基氨乙基聚丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物和例13的聚合物聚集劑，按照以下所述的混合方式注入到試驗底物中，就可得到例16的聚合物聚集劑。例17把用做陽離子聚合物聚集劑的二甲基氨乙基聚丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物和例17的聚合物聚集劑，按照以下所述的混合方式注入到試驗底物中，就可得到例17的聚合物聚集劑。對比例6對比例6的聚合物聚集劑包括分子量為7.0×104的聚苯乙烯磺酸鈉(ScientificPolymersCo.)。對比例7對比例7的聚合物聚集劑包括分子量為120×104的聚苯乙烯磺酸鈉(ScientificPolymersCo.)。對比例8把用做陽離子聚合物聚集劑的二甲基氨乙基聚丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物和對比例6的聚合物聚集劑，按照以下所述的混合方式注入到試驗底物中，就可得到對比例8的聚合物聚集劑。對比例9把用做陽離子聚合物聚集劑的二甲基氨乙基丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物和對比例7聚合物聚集劑，按照以下所述的混合方式注入到試驗底物中，就可得到對比例8的聚合物聚集劑。以上制備的例11-17和對比例6-9用于檢驗他們處理廢水的效率。如下測定效率采集電子部件加工廠排放的廢水(PH4.8，SS濃度1.2wt％)作為試樣，加入500ppm的硫酸鋁。產(chǎn)生的懸浮液制成試驗底物，評價試樣的性能。一百毫升試驗底物(100ml)用注入體積為200ml的帶蓋的量筒中。將例11-15和對比例6-7的試樣分別添加到試驗底物中使其濃度為10.0ppm。然后立即顛倒放置來攪拌量筒，反復(fù)進行10次，保證豎放。當(dāng)擱置豎放時，可確定出懸浮顆粒的沉降速率，沉降后濾出液的濁度，殘余固體(泥餅)的水分。結(jié)果如表3所示。表3</tables>從表3很明顯可以看出，例11-15所有試樣都具有用作聚合物聚集劑的基本屬性，相對比分子量超出150,000-600,000的對比例7的試樣，在降低沉降后濾出液的濁度上，具有更好的效果。這個結(jié)果表明主要成份為磺化苯乙烯聚合物并且分子量在150,000-600,000范圍內(nèi)的聚合物聚集劑，極大提高了處理廢水的效果，尤其適用于凈化懸浮液。我們還發(fā)現(xiàn)，例11-15的試樣，與對比例6和7或分子量超過150,000-600,000范圍的聚合物聚集劑相比，能更有效的降低脫水泥餅的水分。這個結(jié)果表明分子量在150,000-600,000范圍內(nèi)的聚合物聚集劑能極大的提高處理廢水效率，尤其適用于從廢水中同收凈化水再利用。很清楚，聚合物聚集劑可包括部分水解聚丙烯酰胺，聚苯乙烯磺酸鈉可包括由用過的聚苯乙烯樹脂制成的材料。采集從污水處理廠排放的混合懸浮液(PH6.6,SS濃度2.8wt％)作為用于評價試樣性能的試驗底物。例16和例17以及對比例8和9的試樣分別注入含有試驗底物的大口瓶中，同時不停攪拌。添加量為每百分比SS添加0.6wt％的二甲基氨乙基聚丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物。然后，具體對例16和17以及對比例8和9，添加聚苯乙烯磺酸鈉的比例，為每百分之一SS添加0.15wt％。攪拌后，混合物擱置豎放，可確定出沉降速率，沉降后濾出液的濁度，泥餅的水分。結(jié)果如表4所示。表4</tables>表4明顯看出，處理電子部件加工廠的廢水，使用主要成份為磺化苯乙烯并且分子量為150000-600000的聚合物聚集劑，與對比例8和9的試樣相比，能有效的降低沉降后濾出液的濁度，降低沉降脫水后產(chǎn)生泥餅的水分。更明顯，聚合物聚集劑還可包括二甲基氨乙基聚丙烯酸鹽與氯代甲烷的四元化合物，聚苯乙烯磺酸鈉包括由用過的聚苯乙烯樹脂制成的材料。權(quán)利要求1.一種含有無機顏料的聚合物電解質(zhì)，其特征在于主要成份為一種磺化聚苯乙烯樹脂，并且溶于水。2.一種如權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)，其特征在于所述的無機顏料為碳黑或氧化鈦。3.一種如權(quán)利要求1所述的聚合物電解質(zhì)，其特處在于所述的聚苯乙烯樹脂來源于一種廢料。4.一種生產(chǎn)聚合物電解質(zhì)的方法，其特征在于在有無機顏料的情況下，通過磺化聚苯乙烯樹脂，把它轉(zhuǎn)變成一種溶于水的聚合物電解質(zhì)。5.一種如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)聚合物電解質(zhì)的方法，其特征在于在磺化之前添加無機顏料。6.一種如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)聚合物電解質(zhì)的方法，其特征在于無機顏料在使用前已與聚苯乙烯樹脂結(jié)合。7.一種如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)聚合物電解質(zhì)的方法，其特征在于所述的聚合物電解質(zhì)來源于一種廢料。8.一種如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)聚合物電解質(zhì)的方法，其特征在于在磺化反應(yīng)前，聚苯乙烯樹脂已溶于一種溶劑中。9.一種如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)聚合物電解質(zhì)的方法，其特征在于所述的無機顏料為碳黑或氧化鈦。10.一種聚合物聚集劑，其特征在于包括主要成份一種聚合化合物，另外還有碳黑。11.一種如權(quán)利要求10所述的聚合物聚集劑，其特征在于所述的聚合化合物是聚苯乙烯樹脂的磺酸鹽。12.一種如權(quán)利要求10所述的聚合物聚集劑，其特征在于所述的聚合化合物是一種非離子型或陰離子型丙烯酰胺樹脂。13.一種如權(quán)利要求10所述的聚合物聚集劑，其特征在于所述的聚合化合物是一種陽離于型樹脂。14.一種如權(quán)利要求11所述的聚合物聚集劑，其特征在于所述的聚合化合物來源于一種廢料。15.一種處理廢水的方法，包括除添加碳黑外還向廢水中添加一種含有作為主要成份的聚合化合物的聚合物聚集劑，借此使懸浮物聚集，以及通過過濾去除聚集的物質(zhì)。16.一種處理廢水的方法，包括向廢水中添加一種含有主要成份聚合化合物和碳黑的聚合物聚集劑，因此聚集懸浮物，通過過濾去除聚集的物質(zhì)。17.一種聚合物聚集劑，含有主要成份磺化苯乙烯聚合物，分子量為150,000至600,000。18.一種如權(quán)利要求17所述的聚合物聚集劑，其特征在于所述的苯乙烯聚合物通過磺化反應(yīng)，含有相對于單體總重40％以上的砜基。19.一種如權(quán)利要求17所述的聚合物聚集劑，其特征在于所述的苯乙烯聚合物來源于一種廢料。20.一種處理廢水的方法，包括向廢水中添加一種含有主要成份聚合化合物且分子量為150,000-600,000的聚合物聚集劑，借此聚集懸浮物而去除。21.一種如權(quán)利要求20所述的處理廢水的方法，其特征在于所述的苯乙烯聚合物通過磺化反應(yīng)，含有相對于單體總重40％以上的砜基。22.一種如權(quán)利要求20所述的處理廢水的方法，其特征在于向廢水中添加苯乙烯聚合物和一種非離子和/或陰離子丙烯酰胺聚合物。23.一種如權(quán)利要求20所述的處理廢水的方法，其特征在于向廢水中添加苯乙烯聚合物和一種陽離子聚合物。全文摘要一種含有無機顏料的聚合物電解質(zhì),主要成分為磺化聚苯乙烯樹脂,并且溶于水。文檔編號C08F112/00GK1180077SQ9711797公開日1998年4月29日申請日期1997年7月8日優(yōu)先權(quán)日1997年7月8日發(fā)明者稻垣靖史,野口勉,渡邊春夫,黑宮美幸申請人:索尼株式會社