一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用。本发明专利技术絮凝剂是以四羟甲基甘脲为支化剂、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为共聚单体，经接枝共聚制备得到。本发明专利技术制备方法简单，所制备的絮凝剂为特定的支化结构，减小了链长度和链缠结，具有较低的粘度、较好的溶解性和较高的阳离子利用率，大量内部空腔有利于对含油污水中悬浮颗粒的吸附卷扫，可以克服线性絮凝剂的诸多缺陷，并表现出优异的絮凝性能和除油效果。并表现出优异的絮凝性能和除油效果。

【技术实现步骤摘要】
一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用，属于含油污水处理


技术介绍

[0002]来自石油工业的含油污水成分复杂，包括大量悬浮乳化原油、固体颗粒、可溶性盐等。近年来聚合物驱的广泛使用提高了原油采收率，但也使含油污水成分更加复杂，稳定性更高，给后续处理带来极大困难。含油污水未经处理而直接排放会对土壤、水资源造成严重的污染，因此寻找一种简便高效的处理方法尤为重要。目前，含油污水的处理方法主要有浮选法、重力分离法、膜分离法、絮凝法、电化学法、氧化法等。其中，絮凝法因其具有成本低、用量少、高效无毒、絮凝能力强、絮体容易分离、絮凝物沉降速度快、除油效果好等优点，在污水处理领域应用广泛。
[0003]目前最常用的含油污水处理用絮凝剂是线性聚丙烯酰胺类絮凝剂。改性超高分子量阳离子、阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂具有良好的污水处理效果，得到了广泛的使用。然而粘度高、电荷利用率低、链缠结容易堵塞管路等缺点使得线性絮凝剂难以满足当前污水处理的需求；因此，开发高性能、低成本的新型絮凝剂是改善污水处理工艺的关键问题之一。与传统线性絮凝剂相比，支化型絮凝剂具有更短的链长度和更少的链缠结，因而水溶性更好，阳离子利用率更高；将其用于含油污水的处理，可以克服线性絮凝剂的缺点，并表现出优异的污水处理性能。
[0004]近年来，我国科研人员致力于新型结构絮凝剂的开发，研制了多种具有支化结构的絮凝剂。如：中国专利文献CN102030399A采用合成型单体二乙醇胺、丙烯酸甲酯和多羟基物质(三羟甲基丙烷或季戊四醇)制备端羟基超支化聚合物，然后将金属离子负载到其上制备得到超支化聚合物絮凝剂，将所制得的超支化聚合物絮凝剂应用于废弃钻井液的处理中，当投放量为8g/L，浊度去除率达96.5％以上、色度去除率达96％。但该专利技术合成步骤繁多，絮凝剂投加量较大。中国专利文献CN112645423A公开了一种木质素基聚合物絮凝剂及其制备方法。该专利技术是在酶解木质素大分子上接枝聚丙烯酰胺长支链分子，并在分子中引入多种功能性结构单元。所制备的木质素基聚合物型絮凝剂可单独使用或与反相破乳剂进行复配使用，可以有效的脱除油田含油污水中的乳化油和固体悬浮颗粒。但该专利技术制备方法复杂，所得絮凝剂除油效果欠佳。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用。本专利技术制备方法简单，所制备的絮凝剂为特定的支化结构，减小了链长度和链缠结，具有较低的粘度、较好的溶解性和较高的阳离子利用率，大量内部空腔有利于对含油污水中悬浮颗粒的吸附卷扫，可以克服线性絮凝剂的诸多缺陷，并表现出优异的絮凝性能和除油效果。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，所述絮凝剂是以四羟甲基甘脲为支化剂、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为共聚单体，经接枝共聚制备得到。
[0008]根据本专利技术优选的，所述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的重均分子量为(1.203
‑
2.504)
×
106。
[0009]上述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，包括步骤：
[0010]将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、四羟甲基甘脲溶于去离子水中得混合液；在无氧、惰性气体保护、搅拌条件下，滴加引发剂过硫酸铵水溶液，滴加完毕后经搅拌反应得到透明粘稠聚合物；然后经洗涤、干燥、粉碎得到支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。
[0011]根据本专利技术优选的，混合液中，丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和四羟甲基甘脲的总含量为25
‑
30wt％。
[0012]根据本专利技术优选的，丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的摩尔比为(2
‑
4):1。
[0013]根据本专利技术优选的，四羟甲基甘脲的用量为丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵两种单体总质量的0.3
‑
0.7％。
[0014]根据本专利技术优选的，所述惰性气体为氮气或氩气。
[0015]根据本专利技术优选的，过硫酸铵水溶液的浓度为2.0
‑
5.0wt％。
[0016]根据本专利技术优选的，引发剂过硫酸铵与四羟甲基甘脲的摩尔比为(4.0
‑
4.5):1。
[0017]根据本专利技术优选的，引发剂过硫酸铵水溶液的滴加速度控制在5
‑
10滴/min.。
[0018]根据本专利技术优选的，所述反应温度为45
‑
55℃；反应时间为3
‑
4h。
[0019]根据本专利技术优选的，所述洗涤是使用丙酮沉淀洗涤；所述干燥是60
‑
70℃真空干燥8
‑
12h。
[0020]上述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的应用，应用于处理含油污水，以去除含油污水中的油以及固体颗粒。
[0021]本专利技术的反应路线示意如下：
[0022][0023]本专利技术的技术特点和有益效果：
[0024]1、本专利技术支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂是由丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为主要共聚单体，以四羟甲基甘脲为支化剂，通过构建氧化还原引发体系，采用水溶液自由基共聚法制备得到具有支化结构的无规共聚物。
[0025]2、本专利技术支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，利用其独特的物理结构和化学性能，减少了链长度和聚合物间的链缠结，长链更多的暴露在外部而不是被包覆，大大提高了聚合物的溶解性和阳离子利用率，具有较低的粘度。含油污水中的悬浮颗粒及油滴基团带有负电荷，在絮凝过程中主要通过絮凝剂中阳离子基团与污水中负电基团的电中和作用，使油滴及悬浮颗粒聚集，并通过本专利技术网状的支链吸附卷扫形成较大絮体除去，从而达到油水分离的目的；本专利技术利用聚合物大量内部空腔和多支化的特性，进一步提高聚合物对含油污水中悬浮颗粒以及油滴的吸附、卷扫、架桥作用；较低的粘度和较好的溶解性使聚合物具有更广阔的应用范围。本专利技术方法所得絮凝剂，其作为一个整体，以较少的投加量即可表现出优异的絮凝性能和除油效果。
[0026]3、本专利技术基于氧化还原引发体系，反应温度相对较低，条件温和，操作简单，易于控制；不涉及有机溶剂的使用，绿色安全环保；且所得絮凝剂产率高，是于大批量工业化生产。
附图说明
[0027]图1是实施例2制备的PADT
‑
2的核磁共振氢谱。
具体实施方式
[0028]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。
[0029]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0030]聚合物的重均分子量Mn采用美国Wyatt公司DAMN HELEOS 18角度激光光散射仪测定。
[0031]实施例1：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述絮凝剂是以四羟甲基甘脲为支化剂、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为共聚单体，经接枝共聚制备得到。2.根据权利要求1所述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的重均分子量为(1.203
‑
2.504)
×
106。3.如权利要求1或2任意一项所述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，包括步骤：将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、四羟甲基甘脲溶于去离子水中得混合液；在无氧、惰性气体保护、搅拌条件下，滴加引发剂过硫酸铵水溶液，滴加完毕后经搅拌反应得到透明粘稠聚合物；然后经洗涤、干燥、粉碎得到支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。4.根据权利要求3所述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，其特征在于，混合液中，丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和四羟甲基甘脲的总含量为25
‑
30wt％。5.根据权利要求3所述支化型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，其特征在于，丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的摩尔比为(2
‑
4):1。6.根据权利要求3所述支化型阳离子聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明刚，李志诚，谭业邦，刘岗辉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：