高分子共聚陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機絮凝劑的制備方法，特別是涉及一種高分子共聚陽離子型聚 丙烯酰胺絮凝劑制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 絮凝沉淀法通常是向水或工業(yè)廢水中投入絮凝劑，使水中膠體和懸浮物顆粒絮凝 成較大絮凝體，利用沉淀、分離、離心、上浮或其它方法把絮凝體分離出去，使天然水或工業(yè) 廢水得以凈化。高分子絮凝劑多為可溶于分散介質(zhì)的均聚物或共聚物及高分子電解質(zhì)。它 們的作用機理是：加入水體后，帶多種官能團的線性高分子化合物起"架橋作用"，將微粒 吸附形成絮團，高分子絮凝劑優(yōu)點是投量少，絮凝效果好，絮團粗而強，下沉快，易于污泥脫 水，且品種多，可適應(yīng)各種場合使用要求，發(fā)展迅猛。
[0003] 現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的絮凝劑主要是羧基高分子化合物，常見的有丙烯酸均聚物、水解聚 丙烯酰胺（HPAM)、磺甲基化聚丙烯酰胺等，但上述絮凝劑對于油田、制革、造紙廠脫墨車間 產(chǎn)生得大量含陰離子的廢水和污泥處理效果較差。由于污水PH值較低，絮凝沉淀難，普通 絮凝劑加入不能有效地中和廢水中陰離子，加入過量又會造成絮凝顆粒再分散，加大了后 處理的難度，提高了處理成本。
[0004] 專利號201010561357. 9發(fā)明涉及一種季銨鹽鹽陽離子型有機高分子絮凝劑及其 制備方法，該高分子絮凝劑含有季銨基團，陽離子度在40%?50%之間，其原料及其質(zhì)量 份數(shù)為：二甲胺：5份?50份；尿素：1份?45份；環(huán)氧氯丙燒：20份?60份；7jC :1 份?40份；催化劑：1份?5份；交聯(lián)劑：2份?8份。本產(chǎn)品用量少，處理廢水效果明 顯，特別適用于制漿造紙廢水、印染廢水、含活性基團的有機廢水的處理。并且制備方法簡 單、工藝條件溫和，采用常規(guī)設(shè)備，在常壓下進行，無"三廢"排出。
[0005] 專利號200910229595. 7發(fā)明公開了一種陽離子高分子絮凝劑，該種絮凝劑通過 以下步驟制得：（1)將AM、DM、DMDAAC和去離子水按比例m(AM) : m(DM) : m(DMDAAC) :m(H20) =60 : 20 : 20 : 300加到反應(yīng)器中攪拌20-30min ; (2)向反應(yīng)容器中 加入氯化銨，攪拌混合均勻，通入氮氣驅(qū)氧，加熱至50-60°C ; (3)加入過硫酸鉀和亞硫酸 氫鈉引發(fā)，繼續(xù)通氮200-250rpm下攪拌2-3h得聚合產(chǎn)物。本發(fā)明所得的絮凝劑處理污 水，當絮凝劑加為20mg/L時，透光率達到98. 7%，CODcr去除率達到88. 7%，與P (AM-DAC) 和P (AM-DMDAAC)及P (AM-DAC-DMDAAC)進行比較，證明本發(fā)明方法制備的絮凝劑具有更 好的絮凝效果。
[0006] 上述對處理對象要求嚴格，且應(yīng)用與陰離子絮凝劑處理后污水效果不顯著，本發(fā) 明開發(fā)研制的共聚陽離子型高分子聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝主體為甲基丙烯酰氧基-2-羥 丙基三甲基氯化銨共聚物，處理效果顯著，成本低廉，尤其適用于酸性或中性含有有機污泥 的廢水，加入少量本產(chǎn)品，即可增大絮團，加速沉降和過濾速度，提高濾餅的剝離性和含固 量的效果，廣泛適用于城市污水、油田鉆井及化工、造紙、印染、電子等工業(yè)污水領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有處理技術(shù)對于pH值較低的陰離子廢水處理效果不佳，本發(fā)明開發(fā)一種 共聚陽離子型高分子聚丙烯酰胺絮凝劑制備方法。
[0008] 本發(fā)明的陽離子型高分子絮凝劑的制備方法征是以丙烯酰胺（AM)、鹽酸三甲胺、 環(huán)氧氯丙烷、四氯乙烷、甲基丙烯酸及去離子水等為原料，通過三步驟制備陽離子型聚丙烯 酰胺絮凝劑，步驟一為第一中間體--3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的合成；步驟二為：第 二中間體--甲基丙烯酰氧基-2-羥丙基三甲基氯化銨的制備；步驟三為共聚合成陽離子 型絮凝劑的制備。
[0009] 步驟二中加入阻聚劑、在步驟三中加入乳化劑、引發(fā)劑。阻聚劑為對苯二酚 單甲醚、乳化劑為司班80、引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。阻聚劑對苯二酚單甲醚加入量為 100(T5000mg、乳化劑為司班80加入量為50?120g，引發(fā)劑偶氮二異丁腈加入量為1?5g。
[0010] 包括的三個步驟具體如下：（下述濃度均為重量百分比，所述的份數(shù)以重量計）： 步驟一 ：3_氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的合成 將60(T900g鹽酸三甲胺溶于300(T8000ml氯仿中，調(diào)節(jié)pH值為5?8,升溫至2(T60°C 恒定，加入環(huán)氧氯丙烷溶液（pH值為1?5,加入量為30(Tl000g)，0. 5飛小時內(nèi)加完，靜置 1?6小時后加四氯乙烷5(T400ml，5?20小時后加發(fā)煙鹽酸2(Tl20ml，調(diào)節(jié)pH值為:Γ8,反 應(yīng)進行到ΚΓ30小時得到混合液，在水浴溫度3(T90°C時減壓蒸餾，固含量達909Γ95%時冷 卻后凈化，用異丙醇洗滌半干產(chǎn)品，過濾后再用乙醚分兩次洗滌過濾，濾液減壓蒸餾回收， 2(T90°C下真空干燥凈化，得到高純3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨。
[0011] 步驟二：甲基丙烯酰氧基-2-羥丙基三甲基氯化銨的制備 將40(Tl000g甲基丙烯酸加入到NaOH無水乙醇溶液中，形成pH值在4?9的甲基丙烯 酸鈉乙醇溶液，加入l〇〇(T5〇〇〇ml的乙醇浸泡，取步驟一中得到的中間體50(T2000g，加無 水乙醇100(T4000ml，加入阻聚劑對苯二酚單甲醚100(T5000mg，再加浸泡的甲基丙烯酸鈉 乙醇溶液攪拌加熱至3(Tl00°C，恒溫2?8小時，加入鹽酸l(T70ml，調(diào)節(jié)pH值為:Γ8,混合液 過濾后于-KTKTC冷凍結(jié)晶，抽濾，重結(jié)晶，將收集到的晶體用乙醚清洗浸泡0. 5~4小時， 抽濾得淡黃色粉末晶體于2(T80°C下真空干燥。
[0012] 步驟三：共聚合成陽離子型絮凝劑的制備 將步驟二所得到的中間體50(T3000g與離子水溶解并粉碎成2(Γ60%陽離子單體溶液， 丙烯酰胺30(T2000g加無水乙醇50(T2000ml溶解，放置于-KTKTC冷凍重結(jié)晶，抽濾后配 成1(Γ80%的水溶液，再加1?8%乙醇l(T70ml，蒸餾0. 5飛小時，將凈化過的丙烯酰胺2(Γ80% 水溶液l〇(T6〇〇ml加入到1(Γ60%的陽離子單體水溶液中，加 EDTA1. (Γ5. 0g，調(diào)節(jié)pH值在 5?9,加5(Tl20g乳化劑司班80、2(T80g甘油單硬脂酸酯，再加入正己烷40(Tl400ml，環(huán)己 烷40(Tl400ml配置成混合液，通氮氣，抽真空0. 5?4小時，升溫至2(T60°C，加入偶氮二異丁 腈l~5g及亞硫酸氫鈉，當乳液溫度達到KT50°C時，0. 5~4小時內(nèi)滴加完過硫酸銨溶液，升 溫至10-60°C恒定1飛小時，加入次亞磷酸鈉5?10g，升溫至2(T90°C恒定1飛小時，得到反 應(yīng)物，烘焙5?20小時，烘焙料再研碎后用20(T800ml乙酸乙酯浸泡數(shù)小時過濾烘干，得到成 品。
[0013] 采用本發(fā)明方法制備出的絮凝劑，產(chǎn)品粘均分子量高，特別適用于工業(yè)陰離子廢 水的處理。
[0014] 產(chǎn)品性能 種類 干粉 離子度 10- 30M% 溶解性 水中全溶 粘度 1000- 8000厘泊。
【具體實施方式】
[0015] 以下通過具體實施例，對本發(fā)明方法加以詳細描述，實施例中，百分比均為重量。 我們發(fā)現(xiàn)的最佳實施方案為： 步驟一 ：3_氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的合成 稱取鹽酸三甲胺780. 8g，加氯仿6400ml攪拌溶解后置于反應(yīng)釜中通氮氣，用5mol/L NaOH(加入量8(T90ml)溶液調(diào)節(jié)pH值6. 4?6. 7,升溫至34?35°C恒定，緩慢滴加 pH值在2?3 的環(huán)氧氯丙烷(加入量786g)溶液，3小時內(nèi)完成，4小時后加四氯乙烷212ml，12小時后加 發(fā)煙鹽酸80ml，