專利名稱：一種陽離子型高分子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，特別是涉及一種陽離子型高分子絮凝劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
水處理絮凝技術(shù)，是指在廢水中投加絮凝劑，對水體中的膠體、懸浮固液體以及溶解性有機(jī)物通過物理化學(xué)作用，而去除其中的COD、色度、懸浮體等，使廢水的水質(zhì)得到凈化。目前使用較為廣泛的是聚合氯化鋁，缺點(diǎn)主要有投加量大、絮體體積大、沉淀速度慢、脫水困難、效率低、處理費(fèi)用高等。
近年來，有機(jī)高分子絮凝劑發(fā)展迅速，具有品種多，用量少，生渣少，易于固液分離以及減少設(shè)備腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在水處理領(lǐng)域占有越來越重要的地位。如中國專利CN1247838A披露了一種陽離子型高分子絮凝劑，它是采用聚丙烯酰胺、甲醛、二甲胺為主要材料，通過曼尼茲反應(yīng)，得到的胺甲基聚丙烯酰胺的膠體。該方法存在工藝過程煩瑣且得到的絮凝劑有效含量低等缺點(diǎn)。中國專利CN1336391A披露了一種陽離子型絮凝劑，它是采用無機(jī)銨鹽、脂肪醛、二氰二胺為主要材料，經(jīng)縮聚反應(yīng)而得到。該方法得到的絮凝劑分子量較低，絮凝架橋能力差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種陽離子型高分子絮凝劑，該產(chǎn)品用于污水處理時(shí)，可以有效地減少生渣量，在污泥處理時(shí)，可以有效地去除渣中的縫隙水，渣的成團(tuán)性好，從而提高污泥的脫水效果。本發(fā)明還提供一種本發(fā)明絮凝劑的制備方法。
本發(fā)明陽離子高分子絮凝劑是甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化后的單體和丙烯酰胺單體的共聚物 特性粘度500～1200cm3/g，陽離子度1.0～4.5mmol/g。
本發(fā)明陽離子高分子絮凝劑的制備過程如下以丙烯酰胺單體和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體為主要原料，首先將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化，然后將丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體、去離子水按一定比例混合后，吹氮?dú)獬芙庋?，最后加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。
其中甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化反應(yīng)為向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體中加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值為2～9，優(yōu)選為4～8，反應(yīng)為劇烈放熱反應(yīng)，應(yīng)在水浴或冰水浴中進(jìn)行或采取其它的溫度控制措施。丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體的聚合的配比(摩爾比)為，丙烯酰胺∶甲基丙烯酸二甲氨基乙酯＝10∶1～1∶10，最佳聚合配比為丙烯酰胺∶甲基丙烯酸二甲氨基乙酯＝8∶1～1∶8，單體聚合的總濃度為0.5～1.5mol/L，最佳聚合濃度為0.6～1.2mol/L，聚合的反應(yīng)溫度為20～90℃，最佳溫度為30～80℃，聚合反應(yīng)時(shí)間為1～15小時(shí)，最好是5～6小時(shí)。聚合過程采用不同的引發(fā)劑體系進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，引發(fā)劑可以采用過硫酸鹽或過硫酸鹽與亞硫酸鹽組成的氧化還原引發(fā)體系，引發(fā)劑的加入量為單體總量的10-3～10-4mol/L，最佳加入量為5×10-4～10-4mol/L，過硫酸鹽與亞硫酸鹽的配比為1∶0～1，其中過硫酸鹽可以是過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉等中的一種或幾種，亞硫酸鹽可以是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀、亞硫酸銨和亞硫酸氫銨等中的一種或幾種。
具體化學(xué)反應(yīng)式如下
1.甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化反應(yīng)
2.聚合反應(yīng) 本發(fā)明的陽離子型高分子絮凝劑，特性粘度500～1200cm3/g，陽離子度1.0～4.5mmol/g，轉(zhuǎn)化率達(dá)到92％以上，而且反應(yīng)時(shí)間較短，整個(gè)聚合反應(yīng)僅需5～6小時(shí)即可完成。本發(fā)明的陽離子型高分子絮凝劑，是一種季銨鹽型有機(jī)高分子絮凝劑。對污水、污泥處理時(shí)，具有絮凝效果好，生渣量少，去除懸浮物(SS)、COD、油效果好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明絮凝劑可以廣泛用于油、石化、化工、輕工等行業(yè)的污水、污泥處理過程。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料管、氮?dú)膺M(jìn)出口的500ml的四口燒瓶中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯15.7g，加入1N的HCl15ml，調(diào)節(jié)PH值為5.5，然后加入丙烯酰胺28.4g，去離子水400ml，混合均勻后，通氮?dú)獬?，加入引發(fā)劑過硫酸鉀10-4mol/L，在50℃水浴中，反應(yīng)6小時(shí)，得到絮凝劑-1。
實(shí)施例2在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料管、氮?dú)膺M(jìn)出口的500ml的四口燒瓶中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯37.68g，加入1N的HCl45ml，調(diào)節(jié)PH值為4.0，然后加入丙烯酰胺4.26g，去離子水440ml，混合均勻后，通氮?dú)獬酰尤胍l(fā)劑過硫酸銨5×10-4mol/L，引發(fā)劑亞硫酸鈉2×10-5mol/L，在35℃水浴中，反應(yīng)3小時(shí)，再在80℃水浴中，反應(yīng)2小時(shí)，得到絮凝劑-2。
實(shí)施例3在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料管、氮?dú)膺M(jìn)出口的500ml的四口燒瓶中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯28.8g，加入1N的HCl30ml，調(diào)節(jié)PH值為7.0，然后加入丙烯酰胺16.9g，去離子水400ml，混合均勻后，通氮?dú)獬酰尤胍l(fā)劑過硫酸銨4×10-4mol/L，在45℃水浴中，反應(yīng)5.5小時(shí)，得到絮凝劑-3。
實(shí)施例4在裝有攪拌器、溫度計(jì)、加料管、氮?dú)膺M(jìn)出口的500ml的四口燒瓶中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯9.6g，加入1N的HCl5ml，調(diào)節(jié)PH值為8.0，然后加入丙烯酰胺38.6g，去離子水440ml，混合均勻后，通氮?dú)獬?，加入引發(fā)劑過硫酸鉀2×10-4mol/L，引發(fā)劑亞硫酸鈉1×10-5mol/L，在25℃水浴中，反應(yīng)3小時(shí)，再在80℃水浴中，反應(yīng)1.5小時(shí)，得到絮凝劑-4。
表一 各實(shí)施例得到絮凝劑產(chǎn)品指標(biāo)

實(shí)施例5取勝利油田某采油站廢水進(jìn)行破乳絮凝試驗(yàn)。
表二 處理采油廢水實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例6取某煉油廠含油廢水進(jìn)行破乳絮凝試驗(yàn)。
表三 處理煉油廠廢水實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例7取某煉油廠含油污泥進(jìn)行破乳絮凝試驗(yàn)。
表四 處理煉油廠含油污泥實(shí)驗(yàn)結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種陽離子高分子絮凝劑，其特征在于該絮凝劑是甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化后的單體和丙烯酰胺單體的共聚物 其特性粘度為500～1200cm3/g，陽離子度為1.0～4.5mmol/g。
2.一種權(quán)利要求1絮凝劑的制備方法，其特征在于采用如下過程以丙烯酰胺單體和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體為原料，首先將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化，然后將丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體、去離子水混合，吹氮?dú)獬芙庋?，最后加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體季銨化反應(yīng)為向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體中加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值為2～9。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的pH值為4～8。
5.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季銨化單體的聚合的摩爾比比為，丙烯酰胺∶甲基丙烯酸二甲氨基乙酯＝10∶1～1∶10，單體聚合的總濃度為0.5～1.5mol/L，聚合的反應(yīng)溫度為20～90℃，聚合反應(yīng)時(shí)間為1～15小時(shí)。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述的丙烯酰胺∶甲基丙烯酸二甲氨基乙酯＝8∶1～1∶8，單體聚合的總濃度為0.6～1.2mol/L，聚合的反應(yīng)溫度為30～80℃，聚合反應(yīng)時(shí)間為5～6小時(shí)。
7.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的聚合過程加入的引發(fā)劑為過硫酸鹽或過硫酸鹽與亞硫酸鹽組成的氧化還原引發(fā)體系。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的過硫酸鹽與亞硫酸鹽的配比為1∶0～1，其中過硫酸鹽是過硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鈉中的一種或幾種，亞硫酸鹽是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀、亞硫酸銨和亞硫酸氫銨中的一種或幾種。
9.按照權(quán)利要求2或7所述的方法，其特征在于所述引發(fā)劑的加入量為聚合單體總量的10-3～10-4mol/L。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的引發(fā)劑加入量為5×10-4～10-4mol/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陽離子型高分子絮凝劑。它是以丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、鹽酸、去離子水為原料，在常壓下水溶液聚合，使用不同的引發(fā)劑體系，嚴(yán)格控制反應(yīng)物濃度，可以使轉(zhuǎn)化率達(dá)到92％以上，絮凝劑的特性粘度500～1200cm
文檔編號C02F1/54GK1597550SQ03133998
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者王有華, 楊麗, 黃玉洪, 趙景霞, 回軍, 韓建華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院