新型阴离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用技术

技术编号:21161421 阅读:26 留言:0更新日期:2019-05-22 08:25
本发明专利技术涉及一种新型阴离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用,特点是由聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺、阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N‑乙烯胺基甲酰胺、水、催化剂即N‑羟基琥珀酰亚胺、1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐、环己二胺四乙酸二酐及氢氧化钾制备新型阴离子染料絮凝剂,并将新型阴离子染料絮凝剂用于处理染料合成或染整过程中排放出的染料废水及艺术涂料废水。其具有捕集能力强,沉降速度快,能能在数秒内捕获阴离子染料分子及络合型重金属离子,快速生长成大的沉降颗粒,实现分离染料的目的,出水基本无色,操作简便,处理成本低,适应性强等优点。

A New Anionic Dye Flocculant and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a novel anionic dye flocculant and its preparation method and application. The flocculant is characterized by polyhydroxymethylacrylamide in the main chain of the polymer, polymethacryloxyethyl trimethylammonium chloride in the end of the cationic polymer side chain precursor polymer, polyN vinylamine formamide in the end of the functional polymer side chain precursor polymer containing carboxyl group, water and catalysis. New anionic dye flocculants were prepared by N hydroxy succinimide, 1 ethyl 3 (3 dimethylaminopropyl) carbodiimide iodomethane salt, Cyclohexanediamine tetraacetic anhydride and potassium hydroxide. The new anionic dye flocculants were used to treat dye wastewater and art paint wastewater discharged from dye synthesis or dyeing and finishing process. It has the advantages of strong capturing ability, fast settling speed, capturing anionic dye molecules and complex heavy metal ions in seconds, growing rapidly into large settling particles, realizing the purpose of separating dyes. The effluent is basically colorless, easy to operate, low cost and strong adaptability.

【技术实现步骤摘要】
新型阴离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用
本专利技术属于水处理技术及高分子功能材料领域,具体涉及一种新型阴离子染料絮凝剂及其制备方法及其应用,其主要在染料合成或染整过程中排放出的染料废水及艺术涂料废水中应用,能实现同时除去染料废水的阴离子染料分子及络合型重金属离子。
技术介绍
传统的废水处理方法有物化法、化学混凝法、物理吸附法、生化法、电化学法等。化学混凝法是在染料废水中加入混凝剂,使污染物形成胶粒,通过混凝沉淀或气浮,从而去除废水中的污染物。混凝沉淀法是实际应用中最广泛的。混凝法能同时去除染料污染物和其他的大分子悬浮污染物。对废水的处理效果主要取决于混凝剂的结构性质。目前使用的混凝剂主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂。无机混凝剂主要以铝盐和铁盐为主,对以胶体或悬浮态存在于废水中的染料有较好的混凝效果,但是对于水溶性染料中分子量较小的,混凝效果则比较差。有机高分子混凝剂分子量大,溶入水中后分散为巨大数量的线性分子,对水中的胶体悬浮粒子的吸附架桥能力强。有机高分子混凝剂性质稳定,残渣少,对pH值要求较宽,其中最有代表性的就是聚丙烯酰胺。但聚丙烯酰胺化学结构较为单一,存在着对染料分子捕捉能力较差,沉降速度较慢,无法处理络合型重金属离子等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种新型阴离子染料絮凝剂的制备方法及其应用,捕集能力强,沉降速度快,能能在数秒内捕获阴离子染料分子及络合型重金属离子,快速生长成大的沉降颗粒,实现分离染料的目的,出水基本无色,操作简便,处理成本低,适应性强。为了达到上述目的,本专利技术的新型阴离子染料絮凝剂的技术方案是这样实现的,其特征在于包括1~10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)、20~100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC-COOH)、5~30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺(PNVF-COOH)、100~500的份水、1~5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1~5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)、20~80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)及1~10份的氢氧化钾;以上均为质量份数。在本技术方案中,所述聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHAM聚合物主链;所述阳离子型高分子前驱体聚合物PDMC-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC-COOH)聚合物;所述功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺(PNVF-COOH)聚合物。为了达到上述目的,本专利技术的新型阴离子染料絮凝剂的制备方法的技术方案是这样实现的,其特征在于具体合成步骤如下:步骤一合成聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHAM聚合物主链;步骤二合成阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC-COOH和功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH合成阳离子型高分子前驱体聚合物PDMC-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC-COOH)聚合物;合成功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺(PNVF-COOH)聚合物;步骤三合成环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)将40~80份的环己二胺四乙酸和40~80份的乙酸酐溶解于50~100份的2-甲基吡啶中,控制于50~70℃,反应20~40小时,获得环己二胺四乙酸二酐;步骤四合成PHAM-g-(PDMC-r-PVACDTANa)将步骤一中所得到的1~10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)与步骤二中所得到的20~100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC-COOH和5~30份的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH混合溶于100~500份的水里,加入1~5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1~5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I),控温于50~80℃,进行酯化反应10~70小时,使聚合物主链的每个单元的羟基功能基团与末端含羧基的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC和末端含羧基的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF无规地发生酯化反应,获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-(聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚N-乙烯胺基甲酰胺)(PHAM-g-(PDMC-r-PNVF));再加1~10份的氢氧化钾,控温于50~80℃,对接枝于聚合物主链阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF进行水解反应12~48小时,获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-(聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚乙烯胺)(PHAM-g-(PDMC-r-PVA));再加入步骤三中所得到的20~80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD),乙烯胺与过量的环己二胺四乙酸二酐发生酰基化反应12~48小时,获得聚羟甲基丙烯酰胺-接枝-(聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠)(PHAM-g-(PDMC-r-PVACDTANa))即新型阴离子染料絮凝剂,以上均为质量份数。在本技术方案中,所述聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)的聚合度为10~200,所述阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC-COOH及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的聚合度均为10~200,阳离子高分子侧链PDMC的接枝率为1~80%及螯合型高分子侧链PVACDTANa的接枝率为1~20%。为了达到上述目的,本专利技术的新型阴离子染料絮凝剂的应用的技术方案是这样实现的,其特征在于将0.1~1份的新型阴离子染料絮凝剂加入到100~1000份的废水中,常温下搅拌1~5分钟,调节pH至2~5,废水中阴离子染料分子与新型阴离子染料絮凝剂的阳离子型侧链PDMC发生静电吸附,废水中重金属离子与新型阴离子染料絮凝剂的螯合型侧链PVACDTANa发生螯合吸附,再加入0.01~0.1份的助沉降剂,常温下搅拌1分钟,助沉降剂的过量金属离子将进一步快速与新型阴离子染料絮凝剂的螯合型侧链PVACDTANa发生螯合交联沉淀反应,10秒内生成粒径大于100μm的絮体沉淀,可快速实现去除废水中的阴离子染料及络合型重金属离子,以上均为质量份数。在本技术方案中,所述助沉降剂为氯化钙、硫酸镁、氯化亚铁、三氯化铁、三氯化铝的一种或两种以上的任意组合。本专利技术与现有技术相比,具有如下的优点及效果:(1)本专利技术解决了传统合成类高分子染料絮凝剂结构单一及捕捉性能差的缺陷,具有高效捕捉阴离子染料能力,出水基本无色;(2)本专利技术具有沉降速度的技术优势,其阳离子型高分子侧链PDMC对阴离子染料具有很好的静电吸附能力,其螯合型侧链PVACDTANa对重金属离子发生螯合吸附,其高分子侧链PVACDTANa将进一步与过量的助沉降剂金属离子快速发生螯合交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型阴离子染料絮凝剂,其特征在于包括1~10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)、20~100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC‑COOH)、5~30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N‑乙烯胺基甲酰胺(PNVF‑COOH)、100~500份的水、1~5份的催化剂即N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1~5份的1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)、20~80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)及1~10份的氢氧化钾;以上均为质量份数。

【技术特征摘要】
1.一种新型阴离子染料絮凝剂,其特征在于包括1~10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)、20~100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC-COOH)、5~30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺(PNVF-COOH)、100~500份的水、1~5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1~5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH3I)、20~80份的环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)及1~10份的氢氧化钾;以上均为质量份数。2.根据权利要求1所述的新型阴离子染料絮凝剂,其特征在于所述聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHAM聚合物主链;所述阳离子型高分子前驱体聚合物PDMC-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC-COOH)聚合物;所述功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺(PNVF-COOH)聚合物。3.一种新型阴离子染料絮凝剂的制备方法,其特征在于具体合成步骤如下:步骤一合成聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHAM聚合物主链;步骤二合成阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC-COOH和功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH合成阳离子型高分子前驱体聚合物PDMC-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC-COOH)聚合物;合成功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺(PNVF-COOH)聚合物;步骤三合成环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)将40~80份的环己二胺四乙酸和40~80份的乙酸酐溶解于50~100份的2-甲基吡啶中,控制于50~70℃,反应20~40小时,获得环己二胺四乙酸二酐;步骤四合成PHAM-g-(PDMC-r-PVACDTANa)将步骤一中所得到的1~10份的聚合物主链聚羟甲基丙烯酰胺(PHAM)与步骤二中所得到的20~100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物PDMC-COOH和5~30份的功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH混合溶于100~500份的水里,加入1~5份...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘锋彭琦陈燕舞洪丹张浥琨郭志杰唐秋实霍应鹏
申请(专利权)人:顺德职业技术学院
类型:发明
国别省市:广东,44

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