【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废水处理，具体涉及一种杂化絮凝剂的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
1、水是人类生存的必要资源，然而随着科技及化工产业的不断发展进步，水污染问题逐渐凸显出来，絮凝技术是目前国内外普遍用来提高水质处理效率的一种经济、简便的水质处理方法，絮凝过程也是整个水处理的关键环节之一。高效、安全的絮凝剂在整个水处理过程中有着不可替代的作用，因此许多研究者致力于絮凝的复配及研发工作中。
2、cn103351047a公开了一种有机-无机杂化絮凝剂及其制备方法。该方法是在二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)聚合的过程中加入引发剂过硫酸铵，通过原位聚合得到pac-pdmdaac有机-无机杂化离子键絮凝剂。但是由于二甲基二烯丙基氯化铵不存在特殊功能基团，直接将有机相嫁接到无机相上较为困难，嫁接率较低，且药剂合成有机单体仅仅为价格相对较贵的二甲基二烯丙基氯化铵，按同等质量浓度用于水处理时成本较高，且分子量较小，对颗粒的架桥吸附能力较弱，另外，该絮凝剂性能单一，对含有金属离子的水质去除效果较差。
3、cn106745624a公开了一种无机-有机杂化絮凝材料及其制备方法。该絮凝剂的原料组分包括引发剂以及质量比为1:9～1:6的无机絮凝剂和有机单体，其中有机单体包括质量比为1:9～1:5的二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺，引发剂的质量为有机单体质量的0.02～5％。该杂化絮凝剂通过向无机絮凝剂中引入丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵，引发两种单体在无机体系中的原位共聚合得到。该絮凝剂可提高尾矿悬浮液的沉降速率，降低上清液的浊度
4、综上，研发一种低成本、高性能、高电中和性能、高分子量、长时间存放稳定且具有协同去除金属离子的无机-有机杂化絮凝剂实为必要。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种杂化絮凝剂的制备方法及其产品和应用。本专利技术方法实现了有机组分在含量较高的无机组分上的高效原位聚合，具有较高的分子量，使絮凝剂兼具电中和、吸附架桥、去除金属离子的作用，且药剂长久存放仍然保持优异的除油、除金属离子能力，在污水的同步除油、除金属方面具有广泛应用前景。
2、本专利技术第一方面提供了一种杂化絮凝剂的制备方法，包括：
3、(1)将无机组分溶于去离子水，加入有机添加剂，溶解，得到溶液i；
4、(2)将丙烯酰胺和阳离子单体、小分子醇溶于去离子水中，得到溶液ii；
5、(3)将步骤(2)的溶液ii缓慢加入步骤(1)中的溶液i，得到混合液；
6、(4)将步骤(3)的混合液先用惰性气体吹扫，然后加入引发剂，再用惰性气体吹扫，然后进行聚合反应，得到杂化絮凝剂。
7、本专利技术中，所述的步骤(1)中，所述的无机组分包括聚合硫酸铝(pas)、聚合氯化铝(pac)、聚合硫酸氯化铝(pacs)、聚合硅酸氯化铝(pasic)、聚硅酸硫酸铝(psas)、聚合硅酸铝(pasi)中的至少一种，优选为聚合硫酸铝(pas)、聚合氯化铝(pac)中的至少一种。
8、本专利技术中，所述的步骤(1)中，所述的有机添加剂为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(pbtca)、2-羟基膦酸基乙酸(hpaa)、己二胺四甲叉膦酸(hdtmpa)、聚天冬氨酸钠(pasp)、次氮基三乙酸(nta)、亚氨基二乙酸(ida)、葡萄糖酸钠、酒石酸钾钠等中的至少一种，优选为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(pbtca)、亚氨基二乙酸(ida)、酒石酸钾钠中的至少一种。
9、本专利技术中，所述的步骤(1)中，无机组分溶于去离子水时，控制无机组分的质量分数为15％～50％，优选30％～40％。
10、本专利技术中，所述的步骤(1)中，以无机组分的质量为基准，添加剂的质量分数为1～5％，优选2％～3％。
11、本专利技术中，所述的步骤(1)中，采用超声的方式进行溶解，超声频率为30khz～60khz，超声时间为30～60min。
12、本专利技术中，所述的步骤(2)中，阳离子单体包括二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)、n,n,n-三甲基-3-烯丙酰氨基-1-氯化丙胺(aptac)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)、丙烯酰氧乙基甲基氯化铵(dac)、甲基丙烯酸n-n-二甲胺乙酯(dmaema)、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵(aetac)等中的至少一种，优选为二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)、n,n,n-三甲基-3-烯丙酰氨基-1-氯化丙胺(aptac)、甲基丙烯酸n-n-二甲胺乙酯(dmaema)、丙烯酰氧乙基甲基氯化铵(dac)中的至少一种。
13、本专利技术中，所述的步骤(2)中，小分子醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种。
14、本专利技术中，所述的步骤(2)中，丙烯酰胺和阳离子单体之和和步骤(1)中的无机组分的质量比为(1:1)～(1:6)，优选(1:2)～(1:4)。
15、本专利技术中，所述的步骤(2)中，控制丙烯酰胺和阳离子单体在水溶液中的质量分数之和为6％～20％，优选10％～15％。
16、本专利技术中，所述的步骤(2)中，阳离子单体的加入量与丙烯酰胺单体的质量比为(1:1)～(4:1)，优选(2:1)～(3:1)。
17、本专利技术中，所述的步骤(2)中，小分子醇为去离子水的质量的1‰～5‰，优选2‰～4‰。
18、本专利技术中，所述的步骤(3)中，缓慢加入的方式为在搅拌条件下缓慢加入。
19、本专利技术中，所述的步骤(4)中，以步骤(2)丙烯酰胺和阳离子单体质量之和为基准，引发剂的质量分数为0.5‰～4.0‰，优选1.0‰～2.5‰。
20、本专利技术中，所述的步骤(4)中，先用惰性气体(比如氮气或氩气)吹扫的时间为20～60min，再用惰性气体(比如氮气或氩气)吹扫的时间为10～30min。
21、本专利技术中，所述的步骤(4)中，聚合反应的条件为：置于40～90℃的水浴中，搅拌速率为100～500r/min，反应时间为1～6h。
22、本专利技术中，所述的步骤(4)中，引发剂为过硫酸盐。
23、本专利技术中，所述的步骤(4)中，所述的过硫酸盐为其钠盐、铵盐、钾盐中的至少一种。
24、本专利技术第二方面提供了上述方法制备的杂化絮凝剂。
25、本专利技术中，所述杂化絮凝剂的特性粘度为1000～5000ml g-1。
26、本专利技术第三方面提供了上述杂化絮凝剂在污水同步除油、除金属离子中的应用。
27、本专利技术中，污水含油为1000～10000mg l-1、金属离子为50～500mg l-1。...
【技术保护点】
1.一种杂化絮凝剂的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无机组分包括聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸氯化铝(PACS)、聚合硅酸氯化铝(PASiC)、聚硅酸硫酸铝(PSAS)、聚合硅酸铝(PASI)中的至少一种，优选为聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铝(PAC)中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的有机添加剂为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)、2-羟基膦酸基乙酸(HPAA)、己二胺四甲叉膦酸(HDTMPA)、聚天冬氨酸钠(PASP)、次氮基三乙酸(NTA)、亚氨基二乙酸(IDA)、葡萄糖酸钠、酒石酸钾钠等中的至少一种，优选为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)、亚氨基二乙酸(IDA)、酒石酸钾钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，无机组分溶于去离子水时，控制无机组分的质量分数为15％～50％，优选30％～40％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，采用超声的方式进行溶解，超声频率为30KHz～60KHz，超声时间为30～60min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，阳离子单体包括二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、N,N,N-三甲基-3-烯丙酰氨基-1-氯化丙胺(APTAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基甲基氯化铵(DAC)、甲基丙烯酸N-N-二甲胺乙酯(DMAEMA)、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵(AETAC)中的至少一种，优选为二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、N,N,N-三甲基-3-烯丙酰氨基-1-氯化丙胺(APTAC)、甲基丙烯酸N-N-二甲胺乙酯(DMAEMA)、丙烯酰氧乙基甲基氯化铵(DAC)中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，小分子醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，丙烯酰胺和阳离子单体之和和步骤(1)中的无机组分的质量比为(1:1)～(1:6)，优选(1:2)～(1:4)。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，控制丙烯酰胺和阳离子单体在水溶液中的质量分数之和为6％～20％，优选10％～15％。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，，所述的步骤(2)中，阳离子单体的加入量与丙烯酰胺单体的质量比为(1:1)～(4:1)，优选(2:1)～(3:1)。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，小分子醇为去离子水的质量的1‰～5‰，优选2‰～4‰。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，以步骤(2)丙烯酰胺和阳离子单体质量之和为基准，引发剂的质量分数为0.5‰～4.0‰，优选为1.0‰～2.5‰。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，聚合反应的条件为：反应温度为40～90℃，搅拌速率为100～500r/min，反应时间为1～6h。
15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，引发剂为过硫酸盐，所述的过硫酸盐为其钠盐、铵盐、钾盐中的至少一种。
16.权利要求1-15任一所述制备方法制备的杂化絮凝剂。
17.根据权利要求16所述的杂化絮凝剂，其特征在于，所述杂化絮凝剂的特性粘度为1000～5000mL g-1。
18.权利要求16或17所述的杂化絮凝剂在污水同步除油、除金属离子中的应用。
19.根据权利要求18所述的应用，其特征在于，污水含油为1000～10000mg L-1、金属离子为50～500mg L-1；多功能杂化絮凝剂的投加量为10～400mg L-1，优选20～100mg L-1。
20.根据权利要求18所述的应用，其特征在于，所述的多功能杂化絮凝剂用于除金属离子时的适用条件为调节污水的pH值为5～11，优选为6～9。
...【技术特征摘要】
1.一种杂化絮凝剂的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无机组分包括聚合硫酸铝(pas)、聚合氯化铝(pac)、聚合硫酸氯化铝(pacs)、聚合硅酸氯化铝(pasic)、聚硅酸硫酸铝(psas)、聚合硅酸铝(pasi)中的至少一种，优选为聚合硫酸铝(pas)、聚合氯化铝(pac)中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的有机添加剂为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(pbtca)、2-羟基膦酸基乙酸(hpaa)、己二胺四甲叉膦酸(hdtmpa)、聚天冬氨酸钠(pasp)、次氮基三乙酸(nta)、亚氨基二乙酸(ida)、葡萄糖酸钠、酒石酸钾钠等中的至少一种，优选为2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(pbtca)、亚氨基二乙酸(ida)、酒石酸钾钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，无机组分溶于去离子水时，控制无机组分的质量分数为15％～50％，优选30％～40％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，以无机组分的质量为基准，有机添加剂的质量分数为1～5％，优选2％～3％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，采用超声的方式进行溶解，超声频率为30khz～60khz，超声时间为30～60min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，阳离子单体包括二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)、n,n,n-三甲基-3-烯丙酰氨基-1-氯化丙胺(aptac)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)、丙烯酰氧乙基甲基氯化铵(dac)、甲基丙烯酸n-n-二甲胺乙酯(dmaema)、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵(aetac)中的至少一种，优选为二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)、n,n,n-三甲基-3-烯丙酰氨基-1-氯化丙胺(aptac)、甲基丙烯酸n-n-二甲胺乙酯(dmaema)、丙烯酰氧乙基甲基氯化铵(dac)中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭向东，刘娅，王雪清，李宝忠，郭宏山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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