一种絮凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种絮凝剂的制备方法为将丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵溶于水中，得到混合溶液；所述丙烯酸与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的摩尔比为1∶0.5～1.5；在惰性气体环境中，所述混合溶液在引发剂作用下发生聚合反应，得到絮凝剂。本发明专利技术得到的絮凝剂的正、负电荷含量相当，其溶液性质呈反聚电解质效应，溶液性能不会随外界盐浓度增大而发生剧烈变化，絮凝效果优异。同时，得到的絮凝剂带有的疏水基团形成物理交联，因此增强了絮凝剂的抗盐能力，从而提高了其絮凝效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理领域，特别涉及絮凝剂及其制备方法。
技术介绍
废水是由水和各种杂质组成的一种成分复杂的混合分散体系。其中，最常见的为含盐废水。在冶金、化工、钢铁、电子刻蚀、印染、食品、制药、纺织、化工、废水浓缩、产品加工等多个行业的生产过程中均排放出大量高浓度含盐废水，有些含盐废水的浓度高达10% 25 %。含盐废水中除含有高浓度的盐以外，还含有大量的有毒、难降解的有机物，其大量排放直接导致江河水质矿化度提高，给土壤、地表水和地下水带来越来越严重的污染。而且随着我国经济的高速发展，含盐废水的排放量呈急剧增长的趋势，给我国的生态环境造成了极大的压力。目前，絮凝剂在废水处理、废水再资源化及污泥脱水等方面应用广泛。絮凝剂按照其化学成分可以分为有机絮凝剂和无机絮凝剂，有机絮凝剂又包括有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。近年来，有机高分子絮凝剂以其特性粘数高、吸附架桥能力强、投加量小、絮凝效果好、适用范围广、产生的污泥量少、絮凝速度快等优点，被广泛地应用于工业废水处理。然而，绝大多数有机高分子絮凝剂是阴离子或阳离子型的聚电解质，分子间的静电作用改变聚合物链结构，进而影响絮凝效果。并且，随着小分子电解质的加入，所述带有单一电荷的有机高分子絮凝屏蔽了同种电荷间的静电相互作用，从而减小了有机高分子絮凝剂的流体力学体积，导致絮凝能力下降。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种絮凝剂，本专利技术提供的絮凝剂具有良好的抗盐能力和絮凝效果。本专利技术提供了一种絮凝剂的制备方法，包括以下步骤a)将丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵溶于水中，得到混合溶液；所述丙烯酸与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的摩尔比为I : O. 5 I. 5;b)在惰性气体环境中，所述步骤a)中的混合溶液在引发剂作用下发生聚合反应，得到絮凝剂。优选的，所述步骤a)中丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的总物质的量与丙烯酰胺的物质的量之比为I : 4 20。优选的，所述步骤b)中的引发剂为水溶性偶氮类引发剂或水溶性氧化还原系引发剂。优选的，所述步骤b)中的引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或过硫酸铵与四甲基二胺的混合物。优选的，所述引发剂的 物质的量与所述步骤a)中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵总物质的量之比为O. 0005 O. 02 I。优选的，所述步骤a)还包括调节所述混合溶液的pH值至7 9。优选的，所述步骤a)的水为去离子水。优选的，所述步骤b)中的聚合时间为12h 24h。优选的,所述步骤b)中的惰性气体为氮气或氩气。本专利技术还提供了一种由上述技术方案所述方法制备的絮凝剂。与现有技术相比，本专利技术利用丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵发生聚合反应，得到絮凝剂。甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵具有阳离子基团，丙烯酸具有阴离子基团，本专利技术将甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵与丙烯酸以相当的物质的量参与聚合，因此得到的絮凝剂的正、负电荷含量相当，其溶液性质呈反聚电解质效应，溶液性能不会随外界盐浓度增大而发生剧烈变化，絮凝效果优异。同时，甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵还具有疏水基团，与丙烯酸和丙烯酰胺聚合时疏水基团作用形成物理交联，增大了流体力学体积，疏水作用随溶液极性增强而增强，因此增强了絮凝剂的抗盐能力，从而提高了其絮凝效果。实验结果表明，在质量分数I %的蒙脱土中添加NaCl，当NaCl浓度为O. lmol/L时,添加40ppm IOOppm的絮凝剂即可使池度降到10以下；在质量分数I %的蒙脱土中添加NaCl,当NaCl浓度为lmol/L时,添加15ppm 60ppm的絮凝剂即可使浊度降到10以下。具体实施例方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种絮凝剂的制备方法，包括以下步骤a)将丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵溶于水中，得到混合溶液；所述丙烯酸与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的摩尔比为I : O. 5 I. 5;b)在惰性气体环境中，所述步骤a)中的混合溶液在引发剂作用下发生聚合反应，得到絮凝剂。本专利技术以丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵为原料，步骤a)中将丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵溶于水中，得到混合溶液；所述丙烯酸与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的摩尔比为I : O. 5 I. 5，优选为I I。所述丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的总物质的量与丙烯酰胺的物质的量之比优选为I : 4 20，更优选为I : 8 15。所述水优选为去离子水。得到混合溶液后，优选的，还包括调节所述混合溶液的pH值至7 9。本专利技术对调节所述混合溶液的PH值的方法没有特殊限制，可以按照本领域技术人员熟知的方式进行。在本专利技术的步骤b)中在惰性气体环境中，所述混合溶液在引发剂作用下发生聚合反应，得到絮凝剂。所述引发剂优选为水溶性偶氮类引发剂或水溶性氧化还原系引发剂，所述水溶性偶氮类引发剂包括但不限于偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二氰基戊酸或偶氮二异丙基咪唑啉，优选为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐；选用水溶性偶氮类引发剂时，所述聚合反应的温度优选为30°C 50°C。所述水溶性氧化还原系引发剂包括但不限于过硫酸铵与四甲基二胺的混合物，所述过硫酸铵与四甲基二胺的混合物中，过硫酸铵与四甲基二胺的摩尔比优选为I 3 I ;选用水溶性氧化还原系引发剂时，所述聚合反应的温度优选为5°C 20°C。所述引发剂的物质的量与所述步骤a)中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵总物质的量之比优选为O. 0005 O. 02 1，更优选为O. 001 O. I I。所述惰性气体优选为氮气或氩气。所述聚合时间优选为12h 24h，更优选为15h 20h。所述混合溶液在引发剂作用下发生聚合反应后，得到粗产物，所述粗产物优选经过透析和丙酮沉淀，得到絮凝剂。本专利技术还提供了一种由上述技术方案所述方法制备的絮凝剂。对本专利技术制备的絮凝剂进行絮凝性能的测试，结果表明，在含盐溶液中，絮凝剂的絮凝效果优异；并且随盐浓度的增加絮凝性能增强。本专利技术利用丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵发生聚合反应，得到絮凝剂。甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵具有阳离子基团，丙烯酸具有阴离子基团，本专利技术将甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵与丙烯酸以相当的物质的量参与聚合，因此得到的絮凝剂的正、负电荷含量相近，其溶液性质呈反聚电解质效应，溶液性能不会随外界盐浓度增大而发生剧烈变化，絮凝效果优异。同时，甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵还具有疏水基团，与丙烯酸和丙烯酰胺聚合时疏水基团作用形成物理交联，增大了流体力学体积，疏水作用随溶液极性增强而增强，因此增强了絮凝剂的抗盐能力，从而提高了其絮凝效果。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的絮凝剂及其制备方法进行说明，本专利技术的保护范围不受以下实施例的限制。实施例I在向具有冷凝水、机械搅拌器、氮气入口以及滴液漏斗的四口反应瓶中，将O. 18mol丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安会勇，张文德，洪博，李文波，路璀阁，王丕新，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：