含十八烷基疏水基聚二甲基二烯丙基氯化铵改性絮凝剂及其合成方法技术

本发明专利技术提供了一种含十八烷基疏水基聚二甲基二烯丙基氯化铵改性絮凝剂及其合成方法，本发明专利技术通过优化反应单体浓度（初始单体质量分数）及引发剂用量等因素来提高含疏水性基团PDMDAAC改性絮凝剂的相对分子质量大小即特定特征粘度值，同时调节聚合反应过程中反应性单体（OCDMAC）及基准单体（DMDAAC）的摩尔比例来实现其结构可控，此外，在反应后期，进一步补加一定量的强活性复合引发剂(NH4)2S2O8-NaHSO3，以进一步消除反应后期的残余单体，提高单体转化率及产物中絮凝剂的有效成份，而获得相应的含疏水性基团PDMDAAC改性絮凝剂产品，本发明专利技术一定程度上克服了未改性PDMDAAC絮凝剂对印染废水脱色处理时的一些弱点，同时其作为新一类聚季铵盐絮凝剂应在印染工业废水处理领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，本专利技术通过优化反应单体浓度（初始单体质量分数）及引发剂用量等因素来提高含疏水性基团PDMDAAC改性絮凝剂的相对分子质量大小即特定特征粘度值，同时调节聚合反应过程中反应性单体（OCDMAC）及基准单体（DMDAAC）的摩尔比例来实现其结构可控，此外，在反应后期，进一步补加一定量的强活性复合引发剂(NH4)2S2O8-NaHSO3，以进一步消除反应后期的残余单体，提高单体转化率及产物中絮凝剂的有效成份，而获得相应的含疏水性基团PDMDAAC改性絮凝剂产品，本专利技术一定程度上克服了未改性PDMDAAC絮凝剂对印染废水脱色处理时的一些弱点，同时其作为新一类聚季铵盐絮凝剂应在印染工业废水处理领域具有良好的应用前景。【专利说明】含十八烷基疏水基聚二甲基二烯丙基氯化铵改性絮凝剂及 其合成方法
本专利技术涉及一种含疏水基聚季铵盐阳离子型絮凝剂及其合成方法，特别是一种含 十八烷基疏水基团的较高相对分子质量及较低残余单体含量的聚二甲基二烯丙基氯化铵 (PDMDAAC)共聚改性絮凝剂及其合成方法。
技术介绍
纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业和重要的民生产业，也是国际竞争优 势明显的产业。为了满足人们对纺织织物不同色彩的需要，需要对其进行染色；但在染色 时，特别是在进行深浓色染色时，由于上染率不够高，部分染料不能固着在织物上，造成了 原料的浪费，进而导致了大量有色废水的产生，其色度COD值一般在8000?40000mg/ kg，有些浓废水的COD值甚至要超过50000mg/kg，这些废水的排放造成了严重的环境污 染，是影响纺织行业可持续发展的瓶颈问题；因此，要从根本上缓解或解决此问题，就必 须对印染废水进行脱色处理。絮凝法相对于其他印染废水处理方法，具有投资费用低、设 备占地少、处理容量大、脱色率较高等优点，现在仍是目前国内外用于提高水质处理效率 的一种既经济又简便的水处理技术，其关键问题是絮凝剂的选择。聚二甲基二烯丙基 氯化铵（polydimethyldiallylammoniumchloride，简称PDMDAAC，下同）作为一类具有特 殊功能的水溶性阳离子性高分子絮凝剂，其是由阳离子功能单体二甲基二烯丙基氯化铵 (dimethyldialIylammoniumchloride，简称DMDAAC，下同)通过自由基聚合而得，因其具有 大分子链上所带正电荷密度高、水溶性好、高效无毒等优点，近年来在水处理中的应用得到 了广泛的重视。 研究表明，PDMDAAC絮凝剂结构中的季铵盐阳离子可与染料的阴离子以离子键相 结合而形成较难溶于水的沉淀(色淀)，以此达到对印染废水脱色的目的【文献1 :赵华章， 栾兆坤，岳钦艳，高宝玉.PDMDAAC系列絮凝剂的脱色性能研究.环境化学，2002，21 (2):149-153.】，同时，若将PDMDAAC絮凝剂与聚合氯化铝【文献2 :郑振晖，高宝玉，王红梅. 有机高分子絮凝剂PDMDAAC对活性染料印染废水混凝脱色研究.能源环境保护，2006， 20 (1):31-33.】或聚合氯化铁【文献3:孟凡娜，李明明，张其东，李宏祥.聚二甲基二烯 丙基氯化铵的染料废水脱色性能研究.资源节约与环保，2013,（7):44-46.】复配应用 时，则可以进一步提高其对印染废水的脱色效果，但仍存在一些不足： (1)文献1，2,3中PDMDAAC絮凝剂均是通过其结构中的季铵盐阳离子与染料的阴离子 以离子键相结合而形成相应的色淀，以此对印染废水产生一定程度的脱色效应，但其由阴 阳离子键结合的色淀结构在水中仍会受到部分解离，以致其脱色效果进一步提高的空间有 限。 (2)文献2,3中将聚合氯化铝及聚合氯化铁分别与PDMDAAC絮凝剂复配使用，进一 步提高了其对印染废水的脱色效果，但是无论是聚合氯化铝还是聚合氯化铁，其在使用时 均可能会发生水解或离解等副作用反应，致使在水质中形成相应的金属滞留物，由此可能 会对水质造成新的"二次污染"。 本专利技术针对PDMDAAC絮凝剂目前仍存在的上述弱点，设计将疏水性单体十八烷基 二甲基烯丙基氯化铵（OCDMC)与单体二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC)共聚，并调节结构 单元OCDMC与DMDAAC的摩尔比例以控制产物的结构以及通过合成工艺优化来提高其相对 分子质量(特征粘度）大小和单体转化率（即降低其残余单体含量)，从而获得了系列化较高 相对分子质量及较低残余单体含量的含十八烷基疏水基PDMDAAC改性絮凝剂及其合成方 法。期望其在用作对印染废水脱色净化处理时，结构中的季铵盐阳离子可与阴离子染料形 成色淀，而疏水性的长链烷基则进一步能防止色淀受到水份的侵蚀解离而稳定色淀结构， 拟在实现不对水质造成新的"二次金属污染"的情况下而达到进一步提高脱色效果的目的， 同时也为印染工业废水处理领域提供一类更为理想的疏水性聚季铵盐高技术新絮凝剂产 品。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种较高相对分子质量及较低残余单体含量的疏水性聚季铵 盐絮凝剂的合成方法，并获得具有其相对分子质量以特定特征粘度值计为1.50-2. 50dL/ g，残余单体含量在3. 6%以下，其结构控制以聚合反应过程中两种单体的摩尔比即!ιι(()α)Μ。/ η(_ΑΑ?计为2/98~98/2,且对印染废水的脱色性能均较现有同类产品有所提高的PDMDAAC 共聚改性絮凝剂，一定程度上克服未改性PDMDAAC絮凝剂对印染废水脱色处理时的不足或 弱点。 实现本专利技术目的的技术方案为： 1.本方案的基本原理依据 一方面，就分子结构而言，所得含疏水性基团的PDMDAAC共聚改性絮凝剂其结构中的 疏水性基团（OCDMC)摩尔含量是影响其絮凝应用性能的关键因素。当其中的疏水性基团 含量过少时，其不能形成充分有效的防止形成色淀受到水份的侵蚀，此时其絮凝脱色性能 增加不大；而其疏水性基团含量过多时，可能会限制PDMDAAC结构中的季铵盐阳离子与染 料的阴离子在水中产生有效的色淀作用，也对其絮凝脱色性能形成负面影响；因此，有必要 调节疏水性基团在产物结构中的摩尔比例含量，以保障所得絮凝剂产品产生较好的絮凝性 能。另一方面，文献与实验研究发现，聚季铵盐阳离子型絮凝剂其相对分子质量越大，表现 为其絮凝性能越好。此外，合成反应的单体转化率越高，即产物的残余单体含量越少，则意 味着产物中絮凝剂有效成份就越高，其对应絮凝性能则也越好。 在合成制备过程中，所得疏水性PDMDAAC共聚改性絮凝剂的结构可通过调节聚合 反应过程中疏水性单体（OCDMC)及基准单体（DMDAAC)的摩尔比例来实现调节。同时，提 高其相对分子质量可依据以下理论实现：对于自由基聚合而言，其所得聚合物的动力学链 长与单体浓度成正比，与引发剂浓度（引发剂用量）的平方根呈反比【潘祖仁.高分子化学 (第三版）[ML北京：化学工业出版社，2003: 43, 44】；聚合物动力学链长越大，聚合度 就越大，其相对分子质量就越大；因此，本专利技术以此原理为依据，设计通过协同优化反应单 体浓度(初始单体质量分数）及引发剂用量等因素来有效提高所得絮凝剂的相对分子质量 大小。此外，在反应后期，进一步补加一定量的强活性复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含十八烷基疏水基聚二甲基二烯丙基氯化铵改性絮凝剂，其特征在于所述絮凝剂通过以下步骤制备：步骤1，取疏水性单体OCDMAC及工业DMDAAC单体加入到反应器中并配成初始单体溶液；步骤2，称取加入引发剂过硫酸铵APS及Na4 EDTA；步骤3，以三通换气系统设备先抽去反应器中的空气，再换以氮气充分保护反应不受空气中O2的干扰；步骤4，升温聚合反应一定时间；    步骤5，维持反应温度，进一步加入强活性复合引发剂(NH4)2S2O8‑NaHSO3，以进一步提高单体转化率，即降低所得产品的残余单体含量及提高其有效成分，得到目标产物含十八烷基疏水基聚二甲基二烯丙基氯化铵改性絮凝剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章子柔，王涛，余义开，徐亮，张莹，张露，王炜，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36