一种用于海水淡化反应中辅助反应的高分子制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于海水淡化反应中辅助反应的高分子制备方法，该高分子可作为辅助反应物，应用于海水淡化反应釜的镀膜材料以及填充材料，属于海水淡化技术领域。包括以下步骤：糠醇树脂合成、聚丙烯酸合成、聚丙烯酸

【技术实现步骤摘要】
一种用于海水淡化反应中辅助反应的高分子制备方法


[0001]本专利技术属于海水淡化
，具体涉及一种高分子材料的制备方法，该高分子材料可以应用在鸟粪石提取的工艺流程中反应填充柱的填充材料。

技术介绍

[0002]磷酸镁铵，俗称鸟粪石，分子式为MgNH4PO4·
6H2O，属无定型沉淀，仅仅微溶于水，它的养分比其它可溶肥的释放速率慢，可以作缓释肥。
[0003]浓海水是生产高品质鸟粪石所需的原料之一。利用海水淡化浓海水与磷酸铵溶液作为主原料，加入化工试剂生产磷酸镁铵缓释肥，具有很高的市场前景及经济效益。这种工艺生产要求作为原料的盐水中应含有尽可能多的二价离子特别是Mg
2+
，同时保留海水中必要的微量元素。
[0004]现有技术中提供了3种硫酸镁铵提取的介入方案包括：磷酸镁铵提取前端介入海水淡化工艺流程；磷酸镁铵提取中间介入海水淡化工艺流程；磷酸镁铵提取末端介入海水淡化工艺流程。其中前端介入的工艺流程中面临的最大的问题是浓海水抽入反应釜中极易造成反应釜损坏。同时传统的电磁化离子液中，加入的络合剂，具有一次性使用，不能回收，同时需要密封保存，避免阳光直射等缺点。
[0005]为满足鸟粪石生产和纯碱工业等工艺用水的要求，分摊海水淡化成本，同时降低海水淡化系统的运行能耗及用药成本，目前迫切需要采用新的低成本低污染材料介入。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种可逆的络合金属离子的高分子材料，介入反应调控替代EWT试剂中EDTA和柠檬酸等溶解性络合剂，具体包括以下步骤：
[0007]A.糠醇树脂(PFA)合成：圆底烧瓶中加入100g糠醇，加入20ml去离子水，氮气氛围下加热搅拌，控制温度60℃，反应30分钟。随后，5ml浓硫酸稀释到30ml，逐步滴加到烧瓶中，控制温度在70～80℃，反应2小时。降温至室温，加入氨水调节pH至中性，产物离心后，真空干燥过夜。
[0008]B.聚丙烯酸(PAA)合成：圆底烧瓶中加入1g丙烯酸，加入100ml去离子水，氮气氛围下加热搅拌，控制温度75℃，反应30分钟。分别将20g丙烯酸和等当量的过硫酸铵滴入反应体系，持续1小时，滴完后恒温搅拌2小时，反应结束后，除去溶剂，真空干燥过夜。
[0009]C.聚丙烯酸
‑
聚糠醇(PAA
‑
PFA)网络结构合成：分别称取质量比为1.5：1的PFA和PAA溶解于无水乙醇中加80℃下搅拌溶解回流，加入10％质量当量的N
‑
羟甲基丙烯酰胺，恒温反应2小时后，产物除去溶剂后，干燥过夜，制得聚丙烯
‑
聚糠醇互穿网络结构(PAA
‑
PFA)。
[0010]具体而言，本专利技术的效益如下：
[0011]1，利用一种新的高分子互穿网络结构，辅助处理浓海水，有效地替代EWT试剂中EDTA和柠檬酸等溶解性络合剂的使用，简化工艺流程和减少药品的使用；
[0012]2，将含有羟基(
‑
OH)，羧基(
‑
COOH)等官能团的高分子键合在管道和反应釜内壁，
保护反应釜金属内壁免遭电化学腐蚀，免去使用电磁化液络合剂避免了环境污染。
附图说明
[0013]图1磷酸镁铵生产中聚丙烯酸
‑
聚糠醇网络的可逆转化过程示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0015]实施例一
[0016]一种可逆的络合金属离子的高分子材料填充柱制备：
[0017]A.糠醇树脂(PFA)合成：圆底烧瓶中加入100g糠醇，加入20ml去离子水，氮气氛围下加热搅拌，控制温度60℃，反应30分钟。随后，5ml浓硫酸稀释到30ml，逐步滴加到烧瓶中，控制温度在70～80℃，反应2小时。降温至室温，加入氨水调节pH至中性，产物离心后，真空干燥过夜。
[0018]B.聚丙烯酸(PAA)合成：圆底烧瓶中加入1g丙烯酸，加入100ml去离子水，氮气氛围下加热搅拌，控制温度75℃，反应30分钟。分别将20g丙烯酸和等当量的过硫酸铵滴入反应体系，持续1小时，滴完后恒温搅拌2小时，反应结束后，除去溶剂，真空干燥过夜。
[0019]C.聚丙烯酸
‑
聚糠醇(PAA
‑
PFA)网络结构合成：分别称取质量比为1.5：1的PFA和PAA溶解于无水乙醇中加80℃下搅拌溶解回流，加入10％质量当量的N
‑
羟甲基丙烯酰胺，恒温反应2小时后，产物除去溶剂后，干燥过夜，制得聚丙烯
‑
聚糠醇互穿网络结构(PAA
‑
PFA)。
[0020]采用PAA
‑
PFA制备填充柱涂料。涂料的组分比例为质量比例，含水12份；PAA
‑
PFA40份；消泡剂2份；分散剂2份；钛白粉10份；增稠剂0.2份；成膜助剂3份；硫酸钡10份；水性环氧树脂20份。
[0021]在分散缸中加入去离子水以及上述比例的原料，混合分散均匀后，上机研磨至粒度低于30μm。
[0022]将配制好的涂料喷涂到SiO2颗粒上；所述的颗粒直径为直径1
‑
3mm，速度为0.3ml/s，湿膜厚度为～75μm，混合均匀，烘干；将制备好的填料加进直径5cm，长度8cm的不锈钢层析柱中，得到填充柱。
[0023]将浓海水用旋转蒸发仪，蒸发浓缩至原来体积的1/10后，取适量浓缩液作为样本，利用原子光谱法进行元素分析或滴定法确定Mg
2+
的含量。将浓缩液加入内部涂有PAA
‑
PFA涂料的搅拌反应金属容器。根据Mg
2+
等物质的量加入H3PO4后，加入氨水，调节pH至7.5～8.5，至白色沉淀鸟粪石产生。将生成的鸟粪石粉末研磨后，进行X射线粉末衍射，衍射角测量范围为5～60
°
，根据衍射峰的半峰宽，确定生成的鸟粪石的结晶程度。可知，生成的鸟粪石结晶程度良好。
[0024]实施例二
[0025]进一步分析了浓海水水质对钙镁等高价阳离子脱除率的影响；分析过饱和度、pH值等对磷酸镁铵的晶粒形态、生成速度、产量和纯度的影响：
[0026]A.过饱和度：反应的过饱和度在1～5时，磷酸盐的除去率和生成磷酸镁铵晶体能达到最好；
[0027]B.pH值：实验结果及理论分析得，pH值在8.0～10.0之间有大量的鸟粪石生成，纯度较高；
[0028]C.构晶离子比例：Mg
2+
，NH
4+
，PO
43
‑
三者反应生成鸟粪石的化学计量比是1:1:1，NH
4+
剩余质量浓度在30～80mg/L之间时，纯度最高。Mg
2+
PO
43
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海水淡化反应中辅助反应的高分子制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A.糠醇树脂(PFA)合成：圆底烧瓶中加入100g糠醇，加入20ml去离子水，氮气氛围下加热搅拌，控制温度60℃，反应30分钟,随后，5ml浓硫酸稀释到30ml，逐步滴加到烧瓶中，控制温度在70～80℃，反应2小时；降温至室温，加入氨水调节pH至中性，产物离心后，真空干燥过夜；B.聚丙烯酸(PAA)合成：圆底烧瓶中加入1g丙烯酸，加入100ml去离子水，氮气氛围下加热搅拌，控制温度75℃，反应30分钟，分别将20g丙烯酸和等当量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮仕平，王晓刚，徐世凯，杨彦，于璐，郭风，赵金箫，张睿，李昂，程锐，王彤彤，陈健，王勇，武秀侠，丁文浩，董波，杨宇，祝龙，周杰，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：