水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用，特点是由聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺、阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、阴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酸叔丁酯、功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N‑乙烯基甲酰胺、二甲基甲酰胺（DMF）溶剂、催化剂、1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐、氢氧化钾、1,2‑环己二胺四乙酸二酐及二硫化碳制备水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂，并将水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降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。具有操作简便，处理成本低，适应性强，捕集能力好，沉降速度快，能处理络合重金属离子，能在数秒内捕获阳离子染料、阴离子染料及络合型重金属离子等优点。

Water soluble four element polymer molecular brush dye capture settling agent and its preparation method and its application

The invention relates to a water soluble polymer brush four yuan settlement dye capture agent and its preparation method and application thereof, is characterized by the polymer backbone polyhydroxyethyl acrylamide and cationic polymer side chain carboxyl terminal poly methyl acryloxyethyl three methyl ammonium chloride and anionic polymer side chain precursor polymer containing carboxyl terminal poly methyl tert butyl acrylate, functional polymer side chain precursor polymer containing carboxyl terminal N poly vinyl formamide, two methyl formamide (DMF) solvent, catalyst, 1 ethyl 3 (3 two dimethylamine propyl) carbon two methyl iodide salt, potassium hydroxide, imine 1,2 Cyclohexanediamine four acetic anhydride and two carbon disulfide preparation of water soluble polymer brush four yuan dye capture sedimentation agent and water soluble polymer brush four yuan settlement agent for the treatment of dye capture Dyestuff wastewater and art paint wastewater discharged during the process of dyestuff synthesis or dyeing. It has the advantages of simple operation, low cost, strong adaptability, good capture ability and fast settling speed. It can handle complex heavy metal ions, and can capture cationic dyes, anionic dyes and complex heavy metal ions in a few seconds.

【技术实现步骤摘要】
水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降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，具体涉及一种四元聚合物分子刷染料捕捉沉降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阳离子染料、阴离子染料及络合型重金属离子。
技术介绍
近些年来，我国每年污水排放量达390多亿吨，其中工业污水占51%，而染料废水又占总工业废水排放量的35%，而且还以1%的速度在逐年增加。染料废水主要来自于染料合成及染料使用企业，由合成或染整过程中排放出的染料、助剂等组成。随着印染工业的飞速发展，我国是纺织品生产和加工大国，纺织品出口额已多年来列居世界首位，每年的染料生产量达1.5×105吨，其中大约10%～15%的染料会直接随废水排入水体中，染料废水已成为水体重要污染源之一。为加强纺织染整工业水污染控制，2012年，环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合修订发布了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)。根据新的排放标准，采用传统的处理技术，很多印染企业无法达到新的国家排放标准，出现很多偷排放现象，发生了严重的水体环境污染事件。总体来说，目前的染料废水处理技术还无法达到国家排放标准，急需新材料和新技术的研发解决目前企业排放问题。染料废水具有极强的污染感，且有色水体会影响日光照射，不利于水生生物的生长，一般的生化法很难对其进行处理。染料废水的排放量也很大，而且排放具有间歇性，水质也不稳定，属于难治理废水。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水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂及其制备方法及其应用，操作简便，处理成本低，适应性强，捕集能力好，沉降速度快，能处理络合重金属离子，能在数秒内捕获阳离子染料、阴离子染料及络合型重金属离子，快速生长大的聚集体颗粒，实现快速分离染料和络合型重金属离子。为了达到上述目的，本专利技术的水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降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乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）、20～50份的阴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酸叔丁酯(PtBMA-COOH)、5～15份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH）、100～500份的二甲基甲酰胺（DMF）溶剂、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)、1～10份的氢氧化钾、1～20份的1,2-环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)及1～10份的二硫化碳；以上均为质量份数。在本技术方案中，所述聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHEMAA聚合物主链；所述阳离子型高分子侧链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；所述阴离子型高分子前驱体聚合物PtBMA-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酸叔丁酯（PtBMA-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-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH）聚合物；所述1,2-环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)的合成方法是：将5～20份的1,2-环己二胺四乙酸和5～20份的乙酸酐溶解于10～30份的吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得1,2-环己二胺四乙酸二酐。为了达到上述目的，本专利技术的水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂的制备方法的技术方案是这样实现的，其特征在于将1～10份的聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）、20～50份的阴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酸叔丁酯(PtBMA-COOH)和5～15份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH）混合溶于100～500份的二甲基甲酰胺（DMF）溶剂里，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，获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸叔丁酯-无规-聚N-乙烯基甲酰胺）(PHEMAA-g-(PDMC-r-PtBMA-r-PNVF))；再加入1～10份的氢氧化钾，控温于50～80℃，进行水解反应12～48小时，获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺）（PHEMAA-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVA）)；再加入1～20份的1,2-环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)，进行酰基化反应5～24小时，酰化度范围控制为60～99%，获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠-无规-聚乙烯胺）(PHEMAA-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa-r-PVA))；再加入1～10份的二硫化碳，控温于20～40℃，进行加成反应1～3小时，最终获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸钠-无规-聚乙烯胺基环己二胺四乙酸钠-无规-聚乙烯胺基二硫代氨基甲酸钠）(PHEMAA-g-(PDMC-r-PMAANa-r-PVACDTANa-r-PVACS2Na))即水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂，以上均为质量份数。在本技术方案中，所述聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）的聚合度为10～500，所述阳离子型高分子侧链PDMC-COOH、阴离子型高分子侧链前驱体聚合物PtBMA-COOH及功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂，其特征在于包括1～10份的聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC‑COOH）、20～50份的阴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酸叔丁酯(PtBMA‑COOH)、5～15份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N‑乙烯基甲酰胺（PNVF‑COOH）、100～500份的二甲基甲酰胺（DMF）溶剂、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)、1～10份的氢氧化钾、1～20份的1,2‑环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)及1～10份的二硫化碳；以上均为质量份数。

【技术特征摘要】
1.一种水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂，其特征在于包括1～10份的聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）、20～50份的阴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酸叔丁酯(PtBMA-COOH)、5～15份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH）、100～500份的二甲基甲酰胺（DMF）溶剂、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)、1～10份的氢氧化钾、1～20份的1,2-环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)及1～10份的二硫化碳；以上均为质量份数。2.根据权利要求1所述的水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂，其特征在于：所述聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHEMAA聚合物主链；所述阳离子型高分子侧链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；所述阴离子型高分子前驱体聚合物PtBMA-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酸叔丁酯（PtBMA-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-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH）聚合物；所述1,2-环己二胺四乙酸二酐(CDTAD)的合成方法是：将5～20份的1,2-环己二胺四乙酸和5～20份的乙酸酐溶解于10～30份的吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得1,2-环己二胺四乙酸二酐。3.一种水溶性四元聚合物分子刷染料捕捉沉降剂的制备方法，其特征在于将1～10份的聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～50份的阳离子型高分子侧链末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）、20～50份的阴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酸叔丁酯(PtBMA-COOH)和5～15份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF-COOH）混合溶于100～500份的二甲基甲酰胺（DMF）溶剂里，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，获得聚羟乙基丙烯酰胺-接枝-（聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-无规-聚甲基丙烯酸叔丁酯-无规-聚N-乙烯基甲酰胺）(PHEMAA-g...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，陈燕舞，霍应鹏，洪丹，张浥琨，郭志杰，刘祥军，唐秋实，彭琦，
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