一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物及其制备方法，属于高分子化合物合成技术领域。所述方法：将三氯乙烷、甲基丙烯酰胺和缚酸剂混匀，加入五氟丙酸酐反应，得到吸附预聚体；采用氢氧化钠和硫脲对绒毛浆改性，得到绒毛浆改性液；将丙烯酰胺、吸附预聚体、绒毛浆改性液、促溶剂、甲基丙烯酸3

【技术实现步骤摘要】
一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子化合物合成
，具体涉及一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的加快，地面交通拥堵问题加剧，修建地铁已经成为各大城市解决城市交通问题的主要手段。盾构施工法是城市地铁区间隧道施工的主要方法之一，特别是在软土地区应用广泛。在隧道盾构施工中，隧道开挖产生大量土体，与泥水混合形成泥浆，通过排浆泵或管道输送至地面进行进一步处理，泥水盾构的出浆量一般为隧道挖土体积的2~3倍，伴随着隧道盾构施工产生大量的废弃泥浆。
[0003]目前，对于施工产生的多余泥浆和废弃土，一般采用槽罐车或渣土车运到郊外弃置，而这种处理方式不仅造成资源的浪费，在运输过程中常因漏洒而影响市容，处理不当甚至造成环境污染、河道淤塞和土壤板结等严重后果。随着城市的建设发展，盾构施工所处施工场地将越来越趋向城市中心地带，国家和社会从环境保护、经济性、节能等方面对泥水盾构施工所产生的废弃泥浆处理要求也愈加严格，如何在有限的施工场地内快速、高效地将盾构施工产生的大量废弃泥浆进行无公害化处理显得越来越重要。
[0004]为解决此问题，现场广泛采用絮凝—压滤技术处理，在施工现场迅速处理，利用絮凝沉淀原理快速滤除大部分清液，再采用可连续脱水的带式压滤机对固渣进行进一步脱水，实现低含水率、无害化、高效率的废浆处理工艺。中国专利申请CN102558433A中公开了合成的阴离子聚丙烯酰胺在工业废水中使用时具有较好的絮凝效果；然而现在盾构废浆颗粒较细，在静置状态下自然沉淀时间长、沉淀效率低下，尤其在盾构穿越粉质黏土地层时会产生废弃泥浆黏粉粒含量高、密度大，高密度的废浆，化学絮凝沉淀法对高密度的泥浆处理效果较差，一般絮凝剂在泥浆中的分散性较差，细颗粒极难快速沉淀，絮凝速度较慢。
[0005]为提高盾构泥浆泥水分离速率，很多学者都进行了研究。李春林在《PAM类有机絮凝剂对高黏粒含量废弃泥浆脱水性能影响研究》中指出：当阳离子型聚丙烯酰胺CPAM添加量在0.12%~0.15%、阴离子型聚丙烯酰胺APAM添加量在0.06%~0.09%时，可以在2h之内有效降低泥浆含水率，脱去约10%的水分；李旭在《泥水盾构废弃泥浆絮凝脱水试验研究》中发现复合型絮凝剂对于广州地铁泥水盾构废弃泥浆的絮凝性能优于单一型絮凝剂，高分子量聚丙烯酰胺的絮凝效果优于低分子量；梁止水在文章《建筑工程废弃泥浆快速泥水分离试验研究》中发现有机絮凝剂起到吸附架桥的作用，对建筑泥浆具有较好的快速泥水分离效果；黄安宜在文章《HAC
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PAC改性泥水盾构废弃泥浆絮凝脱水性能研究》中指出经过醋酸HAC改性后的泥浆，再与聚合氯化铝PAC复合絮凝，发现当PAC掺量为0.48%时，泥浆絮凝效果最佳，絮凝4h后的泥浆含水率为81.28%。但是，以上研究发现，絮凝剂种类、絮凝剂添加量、絮凝剂分子量、泥浆含水率和泥浆密度等均是影响泥浆絮凝脱水效果的因素，其中，聚丙烯酰胺PAM类有机絮凝剂能够显著提高泥浆的脱水效果。然而，对于高密度、高黏粒含量泥浆的絮凝沉降速度偏慢，含水率较高。
[0006]中国专利申请CN113998867A中公开了一种用于建筑废弃泥浆脱水处理的絮凝剂，所述絮凝剂由阴离子表面活性剂α
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烯烃磺酸钠和可电离出高电荷密度阳离子的化合物组成，脱水率可达到48%，但其适用于处理的泥浆密度只有1.08~1.12，密度较低。
[0007]综上，非常有必要提供一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物及其制备方法。

技术实现思路

[0008]为了解决现有化学絮凝剂在高密度、高黏粒含量泥浆絮凝过程中存在的絮凝效果差、沉降速度慢、含水率高等一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物及其制备方法。本专利技术制得的针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物（简记为：阴离子聚合物絮凝剂）可以有效絮凝盾构穿越粉质黏土地层时产生的废弃泥浆黏粉粒含量高、密度大，高密度的泥浆，絮团迅速，沉降速度快，含水率低。
[0009]本专利技术在第一方面提供了一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将三氯乙烷、甲基丙烯酰胺和缚酸剂混合均匀，然后加入五氟丙酸酐进行反应，得到吸附预聚体；（2）将氢氧化钠、硫脲和水混合均匀，然后加入绒毛浆进行改性，得到绒毛浆改性液；（3）将丙烯酰胺、吸附预聚体、绒毛浆改性液、促溶剂、甲基丙烯酸3
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磺酸丙酯钾盐、衣康酸、水和氢氧化钠混合均匀，得到混合液，然后将混合液通氮除氧后加入链转移剂、偶氮类引发剂、有机胺、氧化剂和还原剂进行共聚反应，得到聚合物胶块；（4）将聚合物胶块依次进行造粒、烘干、研磨和过筛，制得针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物。
[0010]优选地，在步骤（1）中：所述甲基丙烯酰胺与所述五氟丙酸酐的摩尔比为1：（1.1~1.3）；所述甲基丙烯酰胺与所述缚酸剂的摩尔比为1：（1.1~1.3）；所述三氯乙烷的用量为所述甲基丙烯酰胺与所述五氟丙酸酐的质量之和的5~8倍；和/或所述缚酸剂为N,N
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二异丙基乙胺。
[0011]优选地，在步骤（1）中：所述反应的温度为10~15℃，所述反应的时间为4~8h。
[0012]优选地，在步骤（1）中：在加入五氟丙酸酐进行反应后，再经盐酸洗涤与碳酸钠溶液中和，得到所述吸附预聚体。
[0013]优选地，所述盐酸和/或所述碳酸钠溶液的浓度为0.8~1.5mol/L；和/或所述盐酸的用量为所述甲基丙烯酰胺与所述五氟丙酸酐的质量之和的5~8倍。
[0014]优选地，在步骤（2）中：所述氢氧化钠、所述硫脲、所述水与所述绒毛浆的用量的质量比为（8~12）：（4~8）：（75~85）：（4~8）；和/或所述改性的温度为0~2℃，所述改性的时间为4~8min。
[0015]优选地，所述促溶剂为质量比为1：（1~3）：（1~3）的十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、乙醇与复合醇硫酸酯钠盐的混合物；所述链转移剂为甲酸钠和/或次磷酸钠；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐；所述有机胺为四甲基乙二胺和/或四甲基
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1,3
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丙二胺；所述氧化剂为硝酸铈铵；和/或所述还原剂为亚硫酸氢钠。
[0016]优选地，在步骤（3）中，所述丙烯酰胺、所述吸附预聚体、所述绒毛浆改性液、所述
促溶剂、所述甲基丙烯酸3
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磺酸丙酯钾盐与所述衣康酸的用量的质量比为（100~150）：（40~60）：（50~100）：（5~10）：（40~60）：（10~30）；和/或在共聚反应中，采用的各原料包含以重量份数计的丙烯酰胺100~150份、吸附预聚体40~60份、绒毛浆改性液50~100份、促溶剂5~10份、甲基丙烯酸3
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磺酸丙酯钾盐40~60份、衣康酸10~30份、水600~750份、氢氧化钠3~9份、链转移剂0.01~0.05份、偶氮类引发剂0.4~本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：（1）将三氯乙烷、甲基丙烯酰胺和缚酸剂混合均匀，然后加入五氟丙酸酐进行反应，得到吸附预聚体；（2）将氢氧化钠、硫脲和水混合均匀，然后加入绒毛浆进行改性，得到绒毛浆改性液；（3）将丙烯酰胺、吸附预聚体、绒毛浆改性液、促溶剂、甲基丙烯酸3
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磺酸丙酯钾盐、衣康酸、水和氢氧化钠混合均匀，得到混合液，然后将混合液通氮除氧后加入链转移剂、偶氮类引发剂、有机胺、氧化剂和还原剂进行共聚反应，得到聚合物胶块；（4）将聚合物胶块依次进行造粒、烘干、研磨和过筛，制得针对盾构泥浆脱水专用阴离子聚合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：所述甲基丙烯酰胺与所述五氟丙酸酐的摩尔比为1：（1.1~1.3）；所述甲基丙烯酰胺与所述缚酸剂的摩尔比为1：（1.1~1.3）；所述三氯乙烷的用量为所述甲基丙烯酰胺与所述五氟丙酸酐的质量之和的5~8倍；和/或所述缚酸剂为N,N
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二异丙基乙胺。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：所述反应的温度为10~15℃，所述反应的时间为4~8h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：在加入五氟丙酸酐进行反应后，再经盐酸洗涤与碳酸钠溶液中和，得到所述吸附预聚体。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述盐酸和/或所述碳酸钠溶液的浓度为0.8~1.5mol/L；和/或所述盐酸的用量为所述甲基丙烯酰胺与所述五氟丙酸酐的质量之和的5~8倍。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中：所述氢氧化钠、所述硫脲、所述水与所述绒毛浆的用量的质量比为（8~12）：（...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑江波，夏彤，张文强，张琦，
申请(专利权)人：东营市北陆生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：