一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法，包括1)备料；2)纸浆粉分散、机械搅拌、超声搅拌、碱化、醚化；3)接枝共聚反应；4)Mannich反应等步骤。本发明专利技术制备的环保功能型两性高分子絮凝剂同时带有阳离子和阴离子基团，不仅可同时处理阳离子和阴离子，还兼具絮凝和吸附功能，吸附一价离子能力强，相较于只带一种电荷基团的阳离子絮凝剂或阴离子絮凝剂，有特殊的性能优势，适用范围广、成本价格低，吸附一价离子能力强，可以适应处理多种废水的要求，本发明专利技术絮凝剂处理废水时的应用范围广，市场前景广阔。

Preparation of an environmentally friendly functional amphoteric macromolecule flocculant

【技术实现步骤摘要】
一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法。
技术介绍
两性高分子絮凝剂是指在同一高分子链节上既含有阴离子基团又含有阳离子基团的聚电解质产品。与仅含有一种电荷的水溶性阴离子或阳离子聚合物相比，其性能较为独特，它既有单独阴离子型絮凝剂的特性，又具有阳离子型絮凝剂的特性，由于兼有阴、阳离子基团的特点，其适用范围很广，酸性介质、碱性介质中均能使用，而且在不同的介质条件下，所带的离子类型可能不同，适用于处理带有不同电荷的污染物。如能在纸浆粉分子链节上接上柔性的阴离子基团和阳离子基团形成刚柔相济的线形高分子，使其既具有天然高分子絮凝剂的特点又具有两性絮凝剂的优势，这样的分子结构势必在废水处理中有更大的絮凝能力、发挥更好的絮凝效果。中国专利CN108530558A《一种基于海藻酸钠的两性粒子絮凝剂的制备方法》，该专利技术以海藻酸钠为原料，制备了一种天然高分子两性絮凝剂SA-CTA，合成方法简单，一步即可合成。该专利技术尽管合成方法简单，但是原料成本高，且海藻酸钠自身携带的阴离子基团数量固定，无法通过反应调节阴离子基团数量，进而阴离子基团所体现出的性能较单一，适用范围较窄。中国专利CN201510413881.4《一种造纸污泥基两性高分子絮凝剂的制备方法》，采用木质素为主原料，加入引发剂与二甲基二烯丙基氧化铵，其制备的絮凝剂对于去除色度有较好的效果，絮凝剂分子量较小。中国专利CN108864363A《一种两性絮凝剂及其制备方法与应用》，以二甲基二烯丙基氧化铵和烯丙基磺酸钠为原料，甲酸钠为链转移剂，过硫酸钾为引发剂，通过溶液聚合制备得到两性聚合物水溶液，接着向其中加入酸度调节剂后得到高有效含量、低粘度、处理油田含聚污水不会产生粘性絮体的两性絮凝剂。该专利技术产品原料均是化工产品，成本高昂，且产品不易降解，容易导致二次污染，产品较适合油田应用，应用范围窄。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法，本专利技术制备的两性高分子絮凝剂不仅可同时处理阳离子和阴离子，还兼具絮凝和吸附功能，吸附一价离子能力强，适用范围广、可用于多种类型废水，废水处理效果理想。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)备料：将纸浆粉、无水乙醇、30％氢氧化钠溶液、醚化剂、引发剂、丙烯酰胺、醛类、胺类、蒸馏水以质量比1∶(1.15-1.75)∶(1.5-2.5)∶(0.3-0.6)∶(0.12-0.18)∶(1.6-3.1)∶(0.9-1.5)∶(1.5-2.3)∶100进行备料；2)纸浆粉分散、碱化、醚化：将纸浆粉与无水乙醇混合、机械搅拌、超声搅拌，使纸浆粉充分分散；加入30％氢氧化钠溶液，超声搅拌，碱化；加入醚化剂及蒸馏水，醚化反应，得到羧基化产物；3)接枝共聚反应：将2)得到的羧基化产物升温，加入引发剂及丙烯酰胺，通入氮气保护，保持恒温，反应，得到接枝共聚产物；4)Mannich反应：在3)所得接枝共聚产物中加入醛类及胺类物质，保持恒温，先机械搅拌反应，再超声振动反应，得到所述环保功能型两性高分子絮凝剂。优选的，所述醚化剂为3-氯-2-羟丙基二甲铵基乙酸/盐。优选的，所述引发剂为过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合物。优选的，所述引发剂为过硫酸钾与亚硫酸氢钠以摩尔比为2∶1混合。优选的，所述醛类至少包括甲醛、乙醛之一。优选的，所述胺类至少包括二乙烯三胺、三乙胺、二甲胺之一。优选的，所述纸浆粉至少包括木浆粉、草浆粉、竹浆粉之一。优选的，所述30％氢氧化钠溶液是氢氧化钠与蒸馏水的质量比为1∶(2.1-2.5)的混合。优选的，所述步骤2)，将纸浆粉与无水乙醇混合、机械搅拌后，再进行超声搅拌，超声频率25-40KHZ、功率400-550W，超声振动搅拌至少30min，使纸浆粉充分分散。优选的，所述步骤3)中将羧基化产物升温，升温及保持恒温温度是50℃。优选的，所述步骤4)中保持恒温的温度是50℃。优选的，步骤2)的醚化反应时间是1.5小时。优选的，步骤3)的接枝共聚反应，先机械搅拌反应0.25小时，然后超声振动反应1.25小时。优选的，步骤4)的Mannich反应，先机械搅拌反应0.5小时，然后超声振动反应1.0小时。优选的，当所述环保功能型两性高分子絮凝剂的胺化度在60％＞胺化度＞40％时，用于处理含一价离子的无机废水；当20％＜胺化度＜35％时，用于处理高COD废水。所述含一价离子的无机废水如含氟离子、氧离子的无机废水。所述高COD废水遵照水处理领域的通用概念和分类。具体的，所述环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法是，1)备料：将纸浆粉、无水乙醇、30％氢氧化钠溶液、醚化剂、引发剂、丙烯酰胺、醛类、胺类、蒸馏水按照质量比1(1.15-1.75)∶(1.5-2.5)∶(0.3-0.6)∶(0.12-0.18)∶(1.6-3.1)∶(0.9-1.5)∶(1.5-2.3)∶100进行备料；2)纸浆粉分散、碱化、醚化按配比将纸浆粉及无水乙醇混合后机械搅拌10分钟，然后调节超声频率25-40KHZ、功率400-550W，开启超声振动搅拌30min，使纸浆粉充分分散；升温至40℃，按配比加入30％氢氧化钠溶液，超声振动搅拌；碱化30min；再按配比加入醚化剂及蒸馏水，醚化反应1.5h，得到羧基化产物；3)接枝共聚反应将2)中所得羧基化产物升温至50℃，按配比加入引发剂及丙烯酰胺，通入氮气保护，保持恒温，先机械搅拌反应0.25h，然后超声振动反应1.25h，得到接枝共聚产物；4)Mannich反应在3)所得接枝共聚产物中按配比加入醛类及胺类物质，继续保持50℃，保持恒温，机械搅拌反应0.5h，超声振动1.0h，得到环保功能型两性高分子絮凝剂。本专利技术在制备方法上，采用超声振动与机械搅拌相结合的方式，这样有利于反应物表面的活性基团充分暴露，利于后续反应的发生，如吸附一价离子等。本专利技术利用纸浆粉中纤维素及半纤维素的天然高分子产物的性质，超声碱化改性处理后，纤维素及半纤维素表面的结晶结构被充分破坏，吸附容量较常规改性处理提高15％以上，其吸附能力明显增强。纸浆粉中的纤维素具有较高的比表面积、高的反应活性、柔韧性，用其合成的两性絮凝剂，产率高，同时兼具絮凝及螯合吸附的作用，既可以吸附阳离子、阴离子，吸附物质更广，又可以起到很好的络合架桥絮凝作用。本专利技术制备过程中，在醚化剂之后加入引发剂与丙烯酰胺，能够得到大分子量的絮凝剂。分子量大，絮凝剂的粘性就大，絮凝剂本身易于溶解，加入少量即可起到很好的络合架桥絮凝作用；相较于分子量小的絮凝剂，用量更少，絮凝吸附效果更理想。本专利技术还可通过胺的加入量及超声振动参数，可以控制胺化度，可制备不同阴/阳离子基团比例的絮凝剂产品，应用于不同类型的废水处理中。60％＞胺化度＞40％，阳离子基团占比较高，该两性絮凝剂体现出的阳离子性强于阴离子性，适合于处理含一价离子如F-、Cl-等的高含量SS无机废水等；20％＜胺化度＜35％，阴离子基团占比较高，该两性絮凝剂体现出阴离子性强于阳离子性，比较适合造纸助剂化学品、洗涤用品等行业的高COD废水等。本专利技术带来的有益效果如下：1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)备料：将纸浆粉、无水乙醇、30％氢氧化钠溶液、醚化剂、引发剂、丙烯酰胺、醛类、胺类、蒸馏水按照质量比1∶(1.15‑1.75)∶(1.5‑2.5)∶(0.3‑0.6)∶(0.12‑0.18)∶(1.6‑3.1)∶(0.9‑1.5)∶(1.5‑2.3)∶100进行备料；2)纸浆粉分散、碱化、醚化：将纸浆粉与无水乙醇混合、机械搅拌、超声搅拌，使纸浆粉充分分散；加入30％氢氧化钠溶液，超声搅拌，碱化；加入醚化剂及蒸馏水，醚化反应，得到羧基化产物；3)接枝共聚反应：将2)得到的羧基化产物升温，加入引发剂及丙烯酰胺，通入氮气保护，保持恒温，先机械搅拌反应，再超声振动反应，得到接枝共聚产物；4)Mannich反应：在3)所得接枝共聚产物中加入醛类及胺类物质，保持恒温，先机械搅拌反应，再超声振动反应，得到所述环保功能型两性高分子絮凝剂。

【技术特征摘要】
1.一种环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)备料：将纸浆粉、无水乙醇、30％氢氧化钠溶液、醚化剂、引发剂、丙烯酰胺、醛类、胺类、蒸馏水按照质量比1∶(1.15-1.75)∶(1.5-2.5)∶(0.3-0.6)∶(0.12-0.18)∶(1.6-3.1)∶(0.9-1.5)∶(1.5-2.3)∶100进行备料；2)纸浆粉分散、碱化、醚化：将纸浆粉与无水乙醇混合、机械搅拌、超声搅拌，使纸浆粉充分分散；加入30％氢氧化钠溶液，超声搅拌，碱化；加入醚化剂及蒸馏水，醚化反应，得到羧基化产物；3)接枝共聚反应：将2)得到的羧基化产物升温，加入引发剂及丙烯酰胺，通入氮气保护，保持恒温，先机械搅拌反应，再超声振动反应，得到接枝共聚产物；4)Mannich反应：在3)所得接枝共聚产物中加入醛类及胺类物质，保持恒温，先机械搅拌反应，再超声振动反应，得到所述环保功能型两性高分子絮凝剂。2.根据权利要求1所述的环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述醚化剂为3-氯-2-羟丙基二甲铵基乙酸/盐。3.根据权利要求1所述的环保功能型两性高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合物。4.根据权利要求1所述的环保功能型两性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升军，楚飞虎，李广鹏，吴小松，
申请(专利权)人：爱环吴世苏州环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32