一種殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：(1)分別配置一定濃度的殼聚糖溶液、丙烯酰胺溶液、引發(fā)劑溶液、胺溶液和甲醛溶液；(2)在常壓條件下，向反應釜中加入殼聚糖溶液和丙烯酰胺溶液溫度升至45?50℃，持續(xù)通氮20?40min；(3)加入引發(fā)劑溶液、胺溶液和甲醛溶液，混合均勻，保持體系溫度為45?50℃，保溫反應8?12h；(4)保溫后，加入離子水，攪拌均勻，出料即得。本發(fā)明的制備方法反應條件溫和，工藝簡單，操作方便；制備的改性絮凝劑的分子量、廢水化學耗氧量和固體懸浮物(SS)去除率較高，具有優(yōu)異的絮凝效果和良好的應用性能。
【專利說明】
一種殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于水溶性高分子合成領域，涉及一種廢水處理劑，尤其涉及一種殼聚糖 改性的聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 絮凝劑按照化學成分可以分為無機絮凝劑和有機絮凝劑，其中高分子有機絮凝 劑，以聚丙烯酰胺絮凝劑為代表，具有用量少、絮凝效果好以及沉淀過濾速度快等優(yōu)點，應 用前途廣闊，發(fā)展非常迅速。聚丙烯酰胺的絮凝效果，主要受陽離子度和分子量決定。通常 情況下，分子量越高，絮凝效果越好。聚丙烯酰胺絮凝劑的分子量范圍很廣，從幾十萬到幾 百萬，幾千萬不等。
[0003] 聚丙烯酰胺絮凝的絮凝機理為，分子量越大，才能形成足夠長度的分子鏈，在溶液 中的伸展度越大，架橋能力也相應加強，絮凝效果越好。中國專利CN1506385A、 CN102690389、CN1542027A以及CN102731699A等都通過開發(fā)新的引發(fā)體系來制備超高分子 量聚丙烯酰胺。輕度交聯(lián)是增加聚合物分子量的常用辦法，中國專利CN102532409和 200410044187.1分別采用了交聯(lián)單體N，N-二甲基雙丙烯酰胺和增鏈劑伯胺及叔胺的化合 物來提高分子量，然而該方法仍然不能獲得高分子量，同時，較活潑的交聯(lián)單體的加入，使 聚合過程容易產(chǎn)生凝膠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術中的上述問題，提出一種用于廢水處理的殼聚糖改性的聚 丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明以傳統(tǒng)的改性法制備陽離子聚丙烯酰胺為基礎，通過將殼聚糖氧化開環(huán)， 再和丙烯酰胺接枝共聚，提高了產(chǎn)物的分子量，從而制備出高性能的陽離子聚丙烯酰胺絮 凝劑，獲得了高分子量的陽離子聚丙烯酰胺，使得制備出來的產(chǎn)物具有優(yōu)異的絮凝效果。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0007] 本發(fā)明的第一個方面是提一種殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，具體 包括以下步驟：
[0008] (1)分別配置質量濃度為5 %的殼聚糖溶液，質量濃度為1 %的丙烯酰胺溶液，質量 濃度為3 %的引發(fā)劑溶液，質量濃度為2 %的胺溶液，質量濃度為1 %的甲醛溶液；
[0009] (2)在常壓條件下，將重量份數(shù)的殼聚糖溶液50-80份和丙烯酰胺溶液150-200份 加入反應釜中，溫度升至45-50°(：，持續(xù)通氮2〇-4〇1^11;
[0010] (3)加入1-5份引發(fā)劑溶液、30-50份胺溶液和5-20份甲醛溶液，混合均勻，保持體 系溫度為45-50 °C，保溫反應8-12h;
[0011] (4)保溫完畢后，加入10-50份去離子水，攪拌，使體系恢復流動性，至體系均勻，出 料即得殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑。
[0012] 進一步地，按重量份數(shù)計，各原料的用量配比為:殼聚糖溶液60-70份、丙烯酰胺溶 液170-180份、引發(fā)劑溶液2-3份、胺溶液35-45份、甲醛溶液10-15份、去離子水20-30份。 [0013]進一步地，按重量份數(shù)計，各原料的用量配比為:殼聚糖溶液65份、丙烯酰胺溶液 175份、引發(fā)劑溶液2.5份、胺溶液40份、甲醛溶液13份、去離子水25份。
[0014] 進一步地，所述原料還包括1-2重量份的葡萄糖改性劑和2-3重量份的氧化鋇表面 活性劑，優(yōu)選地，所述葡萄糖改性劑的用量為1.5份，所述氧化鋇的用量為2.5份，以進一步 地提高硬脂酸鈣潤滑劑的穩(wěn)定性和潤滑效果。
[0015] 進一步地，于所述步驟(2)中加入1-2份的葡萄糖改性劑，于步驟(3)中加入2-3份 的氧化鋇表面活性劑。
[0016] 進一步地，所述步驟(2)中反應條件為溫度升至47-48Γ、常壓通氮氣30min。
[0017] 進一步地，所述殼聚糖溶液、丙烯酰胺溶液、引發(fā)劑溶液、胺溶液和甲醛溶液分別 為殼聚糖、丙烯酰胺、引發(fā)劑、胺和甲醛與去離子水配置而成。
[0018] 進一步地，所述引發(fā)劑選自過硫酸鈉-硫代硫酸鈉，過硫酸鈉-亞硫酸鈉，過硫酸 鉀-亞硫酸氫鈉中的一種或者多種;優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過硫酸鈉-硫代硫酸鈉和過硫酸 鉀-亞硫酸氫鈉按質量比1:05-1的混合物。
[0019] 進一步地，所述胺選自二甲胺、二乙胺、甲基乙基胺、乙二胺中的一種或者多種;優(yōu) 選地，所述胺為二甲胺甲基乙基胺和乙二胺按質量比1:1-2的混合物。
[0020] 進一步地，所述殼聚糖的數(shù)均分子量為10萬-20萬；優(yōu)選地，所述殼聚糖的數(shù)均分 子量為17萬-19萬。
[0021] 本發(fā)明的第二個方面是提供一種采用上述方法制備的殼聚糖改性的聚丙烯酰胺 絮凝劑。
[0022]進一步地，所述聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑的粘度為7500-1000cps;廢水化學 耗氧量去除率達60%，固體懸浮物去除率可達80%。
[0023] 本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：
[0024] 本發(fā)明方法采用丙烯酰胺和殼聚糖位原料，以傳統(tǒng)溶液型陽離子聚丙烯酰胺制備 工藝為基礎，在一定的催化反應條件下，殼聚糖和醛充分的反應，生成醛基纖維素，再通過 希夫堿路徑與丙烯酰胺開環(huán)聚合，使得丙烯酰胺和殼聚糖共聚交聯(lián)制備出高分子量的聚丙 烯酰胺的改性絮凝劑，具有優(yōu)異的絮凝效果;本發(fā)明的制備方法，和現(xiàn)在的其他發(fā)明相比， 反應條件溫和，大大減少了反應步驟，便于人工操作。
【具體實施方式】
[0025] 本發(fā)明以傳統(tǒng)的改性法制備陽離子聚丙烯酰胺為基礎，通過將殼聚糖氧化開環(huán)， 再和丙烯酰胺接枝共聚，提高了產(chǎn)物的分子量，從而制備出高性能的陽離子聚丙烯酰胺絮 凝劑。
[0026] 下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明， 但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。
[0027] 實施例1殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑的制備
[0028]將丙烯酰胺溶液200g，加入反應釜，再加5 %殼聚糖溶液60g，并將體系溫度升至 45-50°C ;抽真空通氮驅氧，然后持續(xù)通氮30min;加入過硫酸鈉-亞硫酸氫鈉溶液3g，加入甲 醛溶液l〇g，加入二甲胺溶液35g，混合均勻，保持體系溫度45-50°C之間，反應10小時;保溫 完畢后，加入蒸餾水，開動攪拌，體系恢復流動性，繼續(xù)攪拌至體系均勻即可出料。
[0029] 實施例2殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑的制備
[0030] 將丙烯酰胺溶液250g，加入反應釜，再加5 %殼聚糖溶液70g，并將體系溫度升至 45-50°C ;抽真空通氮驅氧，然后持續(xù)通氮30min;加入過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉溶液3g，加入甲 醛溶液15g，加入二乙胺溶液30g，混合均勻，保持體系溫度45-50 °C之間，反應10小時;保溫 完畢后，加入蒸餾水，開動攪拌，體系恢復流動性，繼續(xù)攪拌至體系均勻即可出料。
[0031] 實施例3殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑的制備
[0032]將丙烯酰胺溶液250g，加入反應釜，再加5 %殼聚糖溶液60g，葡萄糖1.5g，并將體 系溫度升至45-50°C ;抽真空通氮驅氧，然后持續(xù)通氮30min;加入過硫酸銨-亞硫酸氫鈉溶 液5g，加入甲醛溶液20g，加入乙二胺溶液40g，氧化鋇2.5g，混合均勻，保持體系溫度45-50 °C之間，反應10小時;保溫完畢后，加入蒸餾水，開動攪拌，體系恢復流動性，繼續(xù)攪拌至體 系均勻即可出料。
[0033]表1.絮凝劑的粘度及處理造紙廢水指標 [0034]
L0035J 對比絮凝劑1和對比絮凝劑2為山東某廠家聚丙烯酰胺絮凝劑產(chǎn)品。
[0036] 由上述實施例和對比例應用例可知，本發(fā)明所用方法合成的絮凝劑具有更高的粘 度，表明其分子量更高，廢水化學耗氧量(V0C)和固體懸浮物(SS)去除率更高，具有更好的 應用性能。
[0037] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限 制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和 替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和 修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟： (1) 分別配置質量濃度為5 %的殼聚糖溶液，質量濃度為1 %的丙烯酰胺溶液，質量濃度 為3 %的引發(fā)劑溶液，質量濃度為2 %的胺溶液，質量濃度為1 %的甲醛溶液； (2) 在常壓條件下，將重量份數(shù)的殼聚糖溶液50-80份和丙烯酰胺溶液150-200份加入 反應釜中，溫度升至45-50°(：，持續(xù)通氮2〇-4〇1^11 ; (3) 加入1-5份引發(fā)劑溶液、30-50份胺溶液和5-20份甲醛溶液，混合均勻，保持體系溫 度為45-50°(：，保溫反應8-1211; (4) 保溫完畢后，加入10-50份去離子水，攪拌，至體系均勻，出料即得殼聚糖改性的聚 丙烯酰胺絮凝劑。2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，按重量份數(shù)計，各原料的用量配比為： 殼聚糖溶液60-70份、丙烯酰胺溶液170-180份、引發(fā)劑溶液2-3份、胺溶液35-45份、甲醛溶 液10-15份、去尚子水20-30份。3. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑選自過硫酸鈉-硫代硫酸 鈉，過硫酸鈉-亞硫酸鈉，過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉中的一種或者多種。4. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述胺選自二甲胺、二乙胺、甲基乙基 胺、乙二胺中的一種或者多種。5. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述殼聚糖的數(shù)均分子量為10萬-20 萬。6. -種如權利要求1-5任一項所述方法制備的殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑。7. 根據(jù)權利要求6所述的殼聚糖改性的聚丙烯酰胺絮凝劑，其特征在于，所述聚糖改性 的聚丙烯酰胺絮凝劑的粘度為7500-1000cps。
【文檔編號】C02F1/28GK106008822SQ201610453261
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】施曉旦, 王虎, 金霞朝
【申請人】上海東升新材料有限公司