專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，屬水溶性高分子合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求和建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要，國(guó)家對(duì)環(huán)境治理特別是污水 治理力度不斷加強(qiáng)，傳統(tǒng)的用于污水治理的絮凝劑多是一些無(wú)機(jī)的絮凝劑，如聚合氯化鋁、 聚合硫酸鐵等，這些處理藥劑不但用量大，污泥疏松體積大，難于處理，而且絮凝效果不盡 人意。目前使用的有機(jī)高分子絮凝劑在水處理中比無(wú)機(jī)絮凝劑處理效果有了較大的改善， 特別是陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類(lèi)絮凝劑應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，但是，現(xiàn)有的陽(yáng)離子絮凝劑多數(shù) 是采用丙烯酰胺和一種陽(yáng)離子單體共聚合成的，分子量小，陽(yáng)離子度低，溶解速度慢(2小 時(shí)難以全溶)，使用范圍窄，而且形成的絮團(tuán)疏松，容易破碎，且污泥的含水量大，不易壓泥， 難以滿(mǎn)足高難度廢水處理要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類(lèi)絮凝劑分子量低，使用范圍窄，溶解速度慢，
難以滿(mǎn)足高難度廢水處理要求的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種高分子量速溶型陽(yáng)離子
絮凝劑的制備方法，由該方法制備的產(chǎn)品相對(duì)分子量高、陽(yáng)離子電荷密度高、陽(yáng)離子度根據(jù)
需要可調(diào)、水溶性好、溶解速度快。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下 —種高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括以下步驟按重量比將丙烯酰 胺1 9. 8份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨0. 1 8. 9份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨 0. 1 8. 9份，加入到配料釜中充分混合，同時(shí)加入三者總量O. 5 1%的二氧化硅，再加入 三者總量O. 1 5%的有機(jī)酸，加入去離子水，使丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲
基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨之和的總濃度達(dá)到28% 40%，降溫至ot:，用酸調(diào)節(jié)ra值
至1 5，完成配料；將配好的料轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，將鏊合劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、氧化劑加入反應(yīng)釜 中，通氮?dú)鈹嚢?0 30分鐘后，再加入氧化劑和還原劑繼續(xù)通氮?dú)?0 30分鐘后停氮封 口，絕熱聚合反應(yīng)1. 5 2. 5小時(shí)；2 4小時(shí)后打開(kāi)反應(yīng)釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊，經(jīng) 造粒、干燥、粉碎、篩分得到成品。 鏊合劑是乙二胺四乙酸二鈉，鏈轉(zhuǎn)移劑是次磷酸鈉；氧化劑為過(guò)硫酸鈉、偶氮異 丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丁腈，還原劑是亞硫酸氫鈉、氯化亞銅，它們?cè)诜磻?yīng)釜內(nèi)與總配料量 的質(zhì)量比分別為乙二胺四乙酸二鈉50 200卯m、次磷酸鈉10 50卯m、過(guò)硫酸鈉1 10卯m、偶氮異丁脒鹽酸鹽10 100卯m、偶氮二異丁腈300 800ppm、亞硫酸氫鈉20 30ppm、氯化亞銅5 20ppm。
調(diào)節(jié)ra值所用的弱酸為磷酸，ra值的較佳值為4 5。 加入的有機(jī)酸為檸檬酸或順丁烯二酸或反丁烯二酸。
本發(fā)明采用氧化劑和還原劑的復(fù)合引發(fā)體系分段引發(fā)，降低了聚合引發(fā)溫度，體 系形成自由基比較均勻，這樣聚合反應(yīng)和溫升都比較均勻，聚合反應(yīng)溫度_時(shí)間曲線平緩 向上，這種反應(yīng)過(guò)程有利于鏈增長(zhǎng)，能夠獲得分子量比較大的產(chǎn)品，同時(shí)由于反應(yīng)均勻，分 子鏈基本呈直鏈型，其溶解速度快，溶解時(shí)間短，并不容易出現(xiàn)水不溶物，且保證產(chǎn)品在高 溫區(qū)不出現(xiàn)支化交聯(lián)。 體系聚合濃度為28 40 % ，這是生產(chǎn)聚丙烯酰胺難以達(dá)到的濃度( 一般聚丙烯酰
胺生產(chǎn)濃度為23%以下)，本發(fā)明采用這么高的聚合濃度主要是解決兩個(gè)技術(shù)難題，一是
大釜聚合(聚合釜可達(dá)13m3)粘釜難題；二是造不成粒，并且粘干燥床的難題。 采用2種陽(yáng)離子單體_丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯
化銨參與聚合，克服了單一陽(yáng)離子單體參與聚合的產(chǎn)品使用范圍窄、絮團(tuán)在有些水中疏松、
跑泥等缺陷。 助劑二氧化硅的加入有利于加快產(chǎn)品的溶解速度，利于造粒，有利于緩解干燥時(shí) 的粘床和高燥時(shí)高溫降解。 采用本發(fā)明提供的方法獲得的產(chǎn)品，分子量在500 2000萬(wàn)之間，產(chǎn)品易溶于水。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1 : a、在配料釜中用泵打入丙烯酰胺1343公斤(折100% )，丙烯酰氧乙基三甲基氯 化銨270公斤，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨30公斤，二氧化硅15公斤，檸檬酸10公斤， 加水至總體積5m3，開(kāi)啟攪拌混合，同時(shí)用冷凍鹽水降溫至0°C ，用磷酸調(diào)節(jié)PH值至2. 9，完 成配料； b、把配好的料液泵入聚合釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉835克(167卯m)、 鏈轉(zhuǎn)移劑_次磷酸鈉100克(20卯m)、氧化劑-偶氮異丁脒鹽酸鹽400克(80卯m)、偶氮二 異丁月青2500克(500卯m)，通氮?dú)?0. 4 0. 6MPa) 20分鐘，然后，加入氧化劑_過(guò)硫酸納30 克(6卯m) ， 5分鐘后加入還原劑-亞硫酸氫鈉110克(22卯m) ， 1分鐘后加入還原劑-氯化 亞銅40克(8卯m)，繼續(xù)通氮?dú)?0. 4 0. 6MPa) ， 15分鐘后停氮封口 ，絕熱聚合反應(yīng)1. 5小 時(shí)，溫度上升至89.6t:; c、放置3小時(shí)后，用壓縮空氣(0. 3MPa)壓出反應(yīng)生成的膠塊； d、將膠塊造粒、干燥、粉碎、篩分，得到20 80目，分子量1560萬(wàn)(按國(guó)標(biāo)測(cè)定)，
陽(yáng)離子度(膠體滴定法)為12. 8%的白色粉末狀陽(yáng)離子絮凝劑產(chǎn)品，其溶解20分鐘后基本
無(wú)不溶物，30分鐘后用G2漏斗過(guò)濾無(wú)不溶物。 實(shí)施例2 : a、在配料釜中用泵打入丙烯酰胺950公斤(折100% )，丙烯酰氧乙基三甲基氯化 銨50公斤，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨400公斤，二氧化硅13公斤，反丁烯二酸10公 斤，加水至總體積5m3，開(kāi)啟攪拌混合，同時(shí)用冷凍鹽水降溫至(TC ，用磷酸調(diào)節(jié)Kl至3. 7，完 成配料； b、把配好的料液泵入聚合釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉750克(150卯m)、 鏈轉(zhuǎn)移劑_次磷酸鈉115克(23卯m)、氧化劑-偶氮異丁脒鹽酸鹽358克(71. 6卯m)、偶氮
4二異丁腈2800克(560卯m)，通氮?dú)?0. 4 0. 6MPa) 20分鐘，然后，加入氧化劑_過(guò)硫酸納 45克(9卯m) ， 5分鐘后加入還原劑_亞硫酸氫鈉125克(25卯m) ， 1分鐘后加入還原劑_氯 化亞銅60克(12ppm)，繼續(xù)通氮?dú)?0. 4 0. 6MPa) ， 15分鐘后停氮封口 ，絕熱聚合反應(yīng)2小 時(shí)，溫度上升至87t:; c、放置2小時(shí)后，用壓縮空氣(0. 3MPa)壓出反應(yīng)生成的膠塊； d、將膠塊造粒、干燥、粉碎、篩分，得到20 80目，分子量1245萬(wàn)(按國(guó)標(biāo)測(cè)定)，
陽(yáng)離子度(膠體滴定法)為25.4%的白色粉末狀陽(yáng)離子絮凝劑產(chǎn)品。 實(shí)施例3 : a、在配料釜罐中用泵打入丙烯酰胺600公斤(折100% )，丙烯酰氧乙基三甲基氯 化銨1000公斤，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨200公斤，二氧化硅10公斤，順丁烯二酸 10公斤，加水至總體積5m3，開(kāi)啟攪拌混合，同時(shí)用冷凍鹽水降溫至0°C ，用磷酸調(diào)節(jié)Kl值至 4. 5，完成配料; b、把配好的料液泵入聚合釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉425克(85卯m)、鏈 轉(zhuǎn)移劑_次磷酸鈉140克(28卯m)、氧化劑-偶氮異丁脒鹽酸鹽450克(90卯m)、偶氮二異 丁月青3000克(600卯m)，通氮?dú)?0. 4 0. 6MPa) 20分鐘，然后，加入氧化劑_過(guò)硫酸納50克 (10卯m) ， 5分鐘后加入還原劑_亞硫酸氫鈉130克(26卯m) ， 1分鐘后加入還原劑_氯化亞 銅75克(15卯m)，繼續(xù)通氮?dú)?0. 4 0. 6MPa) ， 15分鐘后停氮封口 ，絕熱聚合反應(yīng)2小時(shí)， 溫度上升至85. 6°C ; c、放置2. 5小時(shí)后，用壓縮空氣(0. 3MPa)壓出反應(yīng)生成的膠塊； d、將膠塊造粒、干燥、粉碎、篩分，得到20 80目，分子量845萬(wàn)(按國(guó)標(biāo)測(cè)定)，
陽(yáng)離子度(膠體滴定法)為58.7%的白色粉末狀陽(yáng)離子絮凝劑產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟按重量比將丙烯酰胺1～9.8份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨0.1～8.9份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨0.1～8.9份，加入到配料釜中充分混合，同時(shí)加入三者總量0.5～1％的二氧化硅，再加入三者總量0.1～5％的有機(jī)酸，加入去離子水，使丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨之和的總濃度達(dá)到28％～40％，降溫至0℃，用酸調(diào)節(jié)PH值至1～5，完成配料；將配好的料轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，將鏊合劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、氧化劑加入反應(yīng)釜中，通氮?dú)鈹嚢?0～30分鐘后，再加入氧化劑和還原劑繼續(xù)通氮?dú)?0～30分鐘后停氮封口，絕熱聚合反應(yīng)1.5～2.5小時(shí)；2～4小時(shí)后打開(kāi)反應(yīng)釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊，經(jīng)造粒、干燥、粉碎、篩分得到成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征在于鏊合 劑是乙二胺四乙酸二鈉，鏈轉(zhuǎn)移劑是次磷酸鈉；氧化劑為過(guò)硫酸鈉、偶氮異丁脒鹽酸鹽、偶 氮二異丁腈，還原劑是亞硫酸氫鈉、氯化亞銅，它們?cè)诜磻?yīng)釜內(nèi)與總配料量的質(zhì)量比分別 為乙二胺四乙酸二鈉50 200ppm、次磷酸鈉10 50卯m、過(guò)硫酸鈉1 10卯m、偶氮異丁 脒鹽酸鹽10 100卯m、偶氮二異丁腈300 800ppm、亞硫酸氫鈉20 30卯m、氯化亞銅5 20ppm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征在于調(diào)節(jié)ra值所用的酸為磷酸，ra值的較佳值為4 5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，其特征在于加入的有機(jī)酸為檸檬酸或順丁烯二酸或反丁烯二酸。
全文摘要
一種高分子量速溶陽(yáng)離子絮凝劑的制備方法，包括以下步驟將丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨加入到配料釜中充分混合，同時(shí)加入二氧化硅，然后加入有機(jī)酸及去離子水，使丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨之和的總濃度達(dá)到28％～40％，降溫至0℃，調(diào)節(jié)pH值至1～5，完成配料；將配好的料轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，加入鏊合劑，鏈轉(zhuǎn)移劑、氧化劑通氮?dú)鈹嚢韬?，加入氧化劑和還原劑繼續(xù)通氮?dú)夂笸５饪冢^熱聚合反應(yīng)1.5～2.5小時(shí)；打開(kāi)反應(yīng)釜，用壓縮空氣壓出膠塊，經(jīng)造粒、干燥、粉碎、篩分得到成品。由本方法制備的產(chǎn)品分子量高、水溶性好、溶解速度快。
文檔編號(hào)C08F220/00GK101747472SQ20081024375
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者徐重建, 王林 申請(qǐng)人:安徽省天潤(rùn)功能高分子工程研究有限公司