專利名稱：用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及凈水技術領域，尤其涉及一種陽離子型高分子絮凝劑劑及其制備工藝。
背景技術：
聚氯化鋁是目前國內外廣泛使用的高效混凝劑，具有用量少、污泥少、除濁高、對 出水pH影響小等優(yōu)點。國家標準中對于不溶物有嚴格的要求，液體優(yōu)等品《0. 2%，液體一 等品《0.5%，所以通常生產(chǎn)液體聚氯化鋁的最后一步就是去除其中的不溶物。這主要有 兩種方法一種是自然沉降法，一般需要7 10d左右，生產(chǎn)周期比較長，影響產(chǎn)品的質量， 不適合一些占地面積小的生產(chǎn)廠家，而且對于某些鹽基度高的產(chǎn)品，由于產(chǎn)品黏度比較大， 不溶物難以分離，即使沉淀數(shù)天后仍然達不到國家標準中的相關要求；另一種方法是采用 板框式壓濾機壓濾，不僅投資大，耗電量大，而且要求產(chǎn)品鹽基度不能過高(一般在80%以 下)，限制了產(chǎn)品的實用范圍。 對于多數(shù)廠家，為了減少設備投資，多采用沉降法，因此，液體產(chǎn)品中普遍存在不
溶物過高的問題，這也成為目前國內生產(chǎn)液體聚氯化鋁急需解決的問題。 聚丙烯酰胺是一種應用比較廣泛的有機高分子絮凝劑，一般用作助凝劑，在混凝
處理過程中，通過電荷中和及吸附架橋作用增加絮體的粒徑，加速其沉降從而提高混凝效
果。使用聚丙烯酰胺等有機高分子絮凝劑是加速聚氯化鋁中不溶物沉淀的一種方法。但是
普通的聚丙烯酰胺對于加速聚氯化鋁中不溶物沉淀的效果不明顯。曾經(jīng)也有過關于聚丙烯
酰胺在液體聚氯化鋁制備過程中應用的報道，但是并沒有大規(guī)模投入。改性聚丙烯酰胺對
液體聚氯化鋁中不溶物的沉降速度及其混凝性能的影響，為液體聚氯化鋁實際生產(chǎn)過程中
普遍遇到的問題提供了一種切實有效的解決辦法。 陽離子型有機絮凝劑的合成方法主要有含烯基單體的聚合型、多胺的縮合型，以 及高分子接枝等。從反應物來看，又主要分為聚丙烯酰胺接枝及共聚物、環(huán)氧氯丙烷反應 物、季銨鹽類、亞胺類等等。環(huán)氧氯丙烷與胺進行縮聚可以得到高分子化合物用于水絮凝 處理。根據(jù)所使用的胺的性質不同，可以得到不同品種、不同性能的陽離子絮凝劑。這類陽 離子絮凝劑與其他陽離子絮凝劑相比最大的特點是，他們能使用在含氯分散相的水分散體 系中，而不與氯化物起作用，從而在含氯分散相的水分散體系中使用時，不會降低其絮凝效 果，而其他陽離子絮凝劑卻做不到這一點。 聚丙烯酰胺接枝主要有以下幾種方式一是先羥基化，再季胺鹽化反應。如我國 的馬喜平等人選擇了不同的反應條件，使環(huán)氧氯丙烷加成在聚丙烯酰胺的酰胺基上，然后 再進一步季銨化，得到了不同陽離子度的陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)，發(fā)現(xiàn)當陽離子度位 于13.2% 17.8%的時候，樣品的絮凝性能最好，處理水體的上層清液的透光率可以達到 99.9% 100.0%。 二是通過Ma皿ich反應進行陽離子化。這是我國目前工廠企業(yè)生產(chǎn)陽 離子聚丙烯酰胺絮凝劑的主要方法，已經(jīng)具有小量工業(yè)生產(chǎn)的能力。楊通等人在實驗過程中，加入定量的甲醛和二甲胺進行Man-nich反應得到陽離子化絮凝劑，用于輕工廢水的處理，在投藥量為20X106的時候，得到最佳處理效果，處理后的廢水水質得到很大的改善。三是利用丙烯酰胺和其他陽離子單體的共聚反應。 一般說來，只要是具有烯基的陽離子型單體就可以與丙烯酰胺進行共聚。如肖遙等用二烷基二烯丙基鹵化胺與丙烯酰胺單體共聚，合成代號為DX的一系列陽離子型有機絮凝劑，對煉油污水、鉆井污水都具有良好的絮凝效果。另外，郭玲香等將二乙胺與環(huán)氧氯丙烷在一定條件下進行線性聚合后再與丙烯酰胺進行共聚，合成了聚季胺鹽丙烯酰胺的陽離子型絮凝劑，能明顯改善煤泥水的絮凝效果。目前聚丙烯酰胺的衍生物向著有長支鏈的方向發(fā)展，國外在這個方面的研究比較多，但國內還是比較少的。L. Gu等人合成了 N-乙烯基甲酰胺(NVF)和聚(二甲基氨基乙基異丁烯酸基)甲基氯化銨(PDMAEMA)大分子單體的共聚物，研究了反應動力學，并將這種共聚物與線形陽離子絮凝劑進行Ti02分散模擬水樣的處理比較，發(fā)現(xiàn)這種長支鏈絮凝劑無論是在陽離子組分、絮凝效率、最終出水濁度和絮體強度方面都比線形絮凝劑的效果好。他們認為主要是這種物質在水處理過程中，它的電荷集中在分子的側鏈上，可以起到很好的電中和能力；而主鏈上沒有電荷，可以在不同顆粒之間架橋，因而無論吸附架橋能力還是電中和能力都比線形絮凝劑更強。

發(fā)明內容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑。 為了克服背景技術中存在的缺陷，本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑，外觀為白色顆?；蚍勰罟腆w，陽離子度大于85%，分子量為500 1200萬，O. 5%。的水溶液粘度超過1000mpa. s，溶解時間小于lh。 用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑的制備方法，其工藝過程如下 (1)取31 58g丙烯酰胺單體固體于三角燒瓶中，加入41 64mL蒸餾水，然后在三角燒瓶上搭冷凝管、電動攪拌器和溫度計，加熱至40°C 75°C。完成后，把15 45g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和21 51g尿素注入到三角燒瓶中，開動電動攪拌器，恒溫控制在68°C 75t:，反應5 6小時后停止，反應完成后靜止冷卻，用分液漏斗分離，取上層液待用； (2)待步驟(1)的上層液完全冷卻后，置于500mL三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在水浴鍋中，溫度控制在40°C 75°C ，加入5 15g有機硅乙烯基三甲氧基硅烷，然后在氮氣保護條件下加入質量比為1. 0% 2. 5%的引發(fā)劑，最后恒溫控制在68°C 75t:下聚合5 6h，得到聚合物； (3)將步驟(2)反應得到的聚合物進行造粒、干燥、粉碎，得到最終粉狀絮凝劑產(chǎn) 本發(fā)明中所述的引發(fā)劑為K2S208-NaHS03、 (NH4)2S208_NaHS03，引發(fā)劑為氧化還原引發(fā)體系，優(yōu)點是活化能較低(約40 60kJ/mo1)，可在較低溫度(0 50°C )下引發(fā)聚合，而有較快的聚合速率，氧化-還原引發(fā)體系的組分可以是無機和有機化合物，性質可以是水溶性和油溶性。 本發(fā)明中所述的引發(fā)劑用量為反應物總質量的1% 5%。 本發(fā)明中所述的引發(fā)劑用量最佳為反應物總質量的2. 5% 3. 0%。 有益效果本發(fā)明制備得到的陽離子型高分子絮凝劑與其它高分子絮凝劑相比，
溶解后的膠體加入到聚氯化鋁等無機高分子絮凝劑中不會形成稠狀物質，能馬上看到聚氯
化鋁等無機高分子絮凝劑中的不溶物脫穩(wěn)形成顆粒從聚氯化鋁等絮凝劑中分離出來。
具體實施方式

實例1 取42gAM固體于三角燒瓶中，加入52mL蒸餾水，然后在三角燒瓶上搭冷凝管、電動 攪拌器和溫度計，加熱至45t:。完成后，把45g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化22g尿素注 入到三角燒瓶中，開動電動攪拌器，恒溫控制在75t:，反應6小時后停止。反應完后靜止冷 卻，用分液漏斗分離，取上層液待用。 待上述分離后的上層液完全冷卻后，置于500mL三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在水 浴鍋中，溫度控制在75°C ，加入15g有機硅乙烯基三甲氧基硅烷，然后在氮氣保護條件下加 入質量比為2. 5%的引發(fā)劑，最后恒溫控制在75t:下聚合5 6h。 將上述反應后的聚合物進行造粒、干燥、粉碎，得到最終粉狀絮凝劑產(chǎn)品，平均分 子量為1300萬，陽離子度為90%。
實例2 取56gAM固體于三角燒瓶中，加入55mL蒸餾水，然后在三角燒瓶上搭冷凝管、電動 攪拌器和溫度計，加熱至7(TC。完成后，把40g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和30g尿素 注入到三角燒瓶中，開動電動攪拌器，恒溫控制在75t:，反應5小時后停止。反應完后靜止 冷卻，用分液漏斗分離，取上層液待用。 待上述分離后的上層液完全冷卻后，置于500mL三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在水 浴鍋中，溫度控制在75°C ，加入10g有機硅乙烯基三甲氧基硅烷，然后在氮氣保護條件下加 入質量比為2.5%的引發(fā)劑，最后恒溫控制在6『C下聚合6h。 將上述反應后的聚合物進行造粒、干燥、粉碎，得到最終粉狀絮凝劑產(chǎn)品，平均分 子量為1000萬，陽離子度為81 % 。
實例3 取48gAM固體于三角燒瓶中，加入50mL蒸餾水，然后在三角燒瓶上搭冷凝管、電動 攪拌器和溫度計，加熱至7(TC。完成后，把25g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和26g尿素 注入到三角燒瓶中，開動電動攪拌器，恒溫控制在75t:，反應6小時后停止。反應完后靜止 冷卻，用分液漏斗分離，取上層液待用。 待上述分離后的上層液完全冷卻后，置于500mL三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在水 浴鍋中，溫度控制在75°C ，加入15g有機硅乙烯基三甲氧基硅烷，然后在氮氣保護條件下加 入質量比為12. 5%的引發(fā)劑，最后恒溫控制在75t:下聚合5 6h。 將上述反應后的聚合物進行造粒、干燥、粉碎，得到最終粉狀絮凝劑產(chǎn)品，平均分 子量為1200萬，陽離子度為85%。
權利要求
一種用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑，其特征在于外觀為白色顆?；蚍勰罟腆w，陽離子度大于85％，分子量為500～1200萬，0.5‰的水溶液粘度超過1000mpa.s，溶解時間小于1h。
2. 如權利要求1所述的用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑的制備方法，其特征在于其工藝過程如下(1) 取31 58g丙烯酰胺單體固體于三角燒瓶中，加入41 64mL蒸餾水，然后在三角燒瓶上搭冷凝管、電動攪拌器和溫度計，加熱至40°C 75°C。完成后，把15 45g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和21 51g尿素注入到三角燒瓶中，開動電動攪拌器，恒溫控制在68°C 75°C，反應5 6小時后停止，反應完成后靜止冷卻，用分液漏斗分離，取上層液待用；(2) 待步驟(1)的上層液完全冷卻后，置于500mL三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在水浴鍋中，溫度控制在40°C 75°C ，加入5 15g有機硅乙烯基三甲氧基硅烷，然后在氮氣保護條件下加入質量比為1. 0 % 2. 5 %的引發(fā)劑，最后恒溫控制在68°C 75°C下聚合5 6h，得到聚合物；(3) 將步驟(2)反應得到的聚合物進行造粒、干燥、粉碎，得到最終粉狀絮凝劑產(chǎn)品。
3. 如權利要求2所述的用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為K2S208-NaHS03或(NH4)2S208_NaHS03。
4. 如權利要求2所述的用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑用量為反應物總質量的1% 5%。
5. 如權利要求4所述的用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑用量最佳為反應物總質量的2. 5% 3. 0%。
全文摘要
本發(fā)明涉及凈水技術領域，尤其涉及一種陽離子型高分子絮凝劑劑及其制備工藝，用于去除聚氯化鋁中不溶物質的加速沉降型絮凝劑，外觀為白色顆?；蚍勰罟腆w，陽離子度大于85％，分子量為500～1200萬，0.5‰的水溶液粘度超過1000mpa.s，溶解時間小于1h，發(fā)明制備得到的陽離子型高分子絮凝劑與其它高分子絮凝劑相比，溶解后的膠體加入到聚氯化鋁等無機高分子絮凝劑中不會形成稠狀物質，能馬上看到聚氯化鋁等無機高分子絮凝劑中的不溶物脫穩(wěn)形成顆粒從聚氯化鋁等絮凝劑中分離出來。
文檔編號C02F1/52GK101786647SQ20101012760
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權日2010年3月19日
發(fā)明者劉建國, 王桂玉, 郭迎慶, 雷春生 申請人:常州友邦凈水材料有限公司