專利名稱：一種粉狀高白度聚氯化鋁復合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機鋁鹽凈水劑和水溶性有機陽離子高分子共聚物的復合物及 其制備方法，特別是粉狀聚氯化鋁與丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的復合物制 備方法。
背景技術(shù)：
造紙工業(yè)一方面朝著“四高”(即高品質(zhì)、高產(chǎn)能、高效能和高車速)方向發(fā)展，另 一方面又面臨著“兩嚴峻”(原料更短缺和環(huán)保要求更高)形勢的挑戰(zhàn)。造紙廠不得不提高 二次纖維的用量、減少排放的水量，使得造紙生產(chǎn)過程水系統(tǒng)更趨封閉化，造紙白水中所含 的污染物更多。造紙白水中的污染物主要是細小纖維、水解施膠劑、礦物質(zhì)、樹脂和膠粘物 等，當造紙白水進行循環(huán)使用時，這些物質(zhì)極易積累、沉積并粘結(jié)在網(wǎng)毯上，使織物脫水不 好，運轉(zhuǎn)性變差，導致紙機生產(chǎn)能力降低，維修和清洗費用增加，動力能源成本提高，產(chǎn)品質(zhì) 量下降等，正是由于這些原因，許多紙機不得不付出降低車速，增加蒸汽消耗，縮短毛毯使 用壽命，增加生產(chǎn)成本的代價。為了保證紙機的正常運轉(zhuǎn)，造紙廠通常采用加入帶陽電荷的 物質(zhì)如聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、硫酸鋁、聚氯化鋁、陽離子淀粉和陽離子聚丙烯酰 胺等，來改變纖維、填料和白水中污染物等的特性，提高其留著率和濾水性能，但單獨使用 這些物質(zhì)會存在一些問題，如用量多、成本高而使用效果不理想等，為了降低用量、降低使 用成本，提高使用效果，人們進行了長期研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，將這些陽離子物質(zhì)進行復配 使用，效果會更好，如游紀萍，DADMAC-PAC共聚物的合成及其對細小纖維的絮凝作用，造 紙科學與技術(shù)，2005 (5) 1-3 ；龍柱，聚合氯化鋁_有機高分子復合物及其在造紙中的應(yīng)用， 2001年天津輕工業(yè)學院博士論文；王立軍等人，采用ATC和助留劑控制廢紙微膠粘物含量， 中國造紙，2005年(10) 7-9 ；陳夫山等人，高電荷密度聚胺體系控制廢紙漿DCS，中國造紙， 2008 年(6) 10-14。另外，造紙廠在進行造紙白水處理時，大都使用堿化度高(堿化度達到90%以上) 和顏色較深的聚氯化鋁(或聚氯化鋁鐵)作為絮凝劑，結(jié)果由于傳統(tǒng)聚氯化鋁顏色較深， 紙廠將回收的絮凝沉淀物用于白紙抄造時，降低了成紙的白度，而這種降低了的白度，即使 再加大熒光增白劑用量，也無法使成紙白度得到提高，從而影響到了成紙的白度質(zhì)量，許多 生產(chǎn)白紙的紙廠只好棄而不用，進行低價處理。而使用傳統(tǒng)高純聚氯化鋁作為造紙?zhí)砑觿?或白水處理絮凝劑時，由于其堿化度只有45% 50%，白度也只有65 75%，架橋絮凝能 力較低，白度也不高，用量少時，達不到絮凝效果，而加大使用量，不但增加了使用成本，而 且回用回收的沉淀絮凝物后同樣會降低成紙白度，甚至即使只是用作造紙助留劑，用量超 過時也會降低文化紙的成紙白度，這在工廠實踐中已經(jīng)得到證明。為了改善聚氯化鋁 在水處理中的使用效果，人們進行了很多研究，如高寶玉等人，聚合鋁-二甲基二烯丙基氯 化銨均聚物無機有機復合絮凝劑及其制備工藝，專利申請?zhí)枮?200410024480. 1。張躍軍 等人，硫酸鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法，專利申請?zhí)枮?200710025017.2。張海彥等人，PAC-PDMDAAC無機/有機復合絮凝劑除磷研究，水處理技術(shù)，
32005(3) :69-71。鄭懷禮等人，PAFS-PDMDAAC復合絮凝劑的除磷效果研究，中國給水排水， 2006(19) :50-53。與有機陽離子助劑相比，無機高分子絮凝劑聚氯化鋁，在造紙工業(yè)中有很多優(yōu)點， 如聚氯化鋁中的鋁離子，除帶有較高的正電荷，與帶負電荷的纖維很容易結(jié)合外，其帶有 較高正電荷的水合鋁離子，還能與纖維中的羥基進行絡(luò)合反應(yīng)，此外，無機聚氯化鋁生產(chǎn)成 本和使用成本都比較低，是很好的造紙助留劑，但由于其存在一些缺陷，如高鹽基度的聚氯 化鋁，顏色較深，不能用于白紙生產(chǎn)過程中，而高純聚氯化鋁，雖然白度有了一定的提高，但 其鹽基度比較低，絮凝架橋能力很差，用量小不能滿足絮凝要求，用量多了不但增加了成 本，也還會降低白紙的白度，因此，開發(fā)高白度高絮凝能力的聚氯化鋁及其復合物新產(chǎn)品， 值得深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種能使造紙廠在造紙生產(chǎn)過程中水 系統(tǒng)高度封閉循環(huán)的情況下，控制造紙白水中污染物含量，特別是對細小纖維、水解施膠 劑、礦物質(zhì)、樹脂和膠粘物等物質(zhì)進行改性，防止這些物質(zhì)沉積并粘結(jié)在網(wǎng)毯上，保持織物 良好的脫水性，提高壓榨部毛毯脫水能力，降低蒸汽消耗，提高紙機生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成 本等，同時使經(jīng)過白水處理回收的細小纖細、無機填料等，在回用于造紙時即使是生產(chǎn)高白 度的紙品，也不會降低成紙白度的粉狀聚氯化鋁與丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚 物復合絮凝劑。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種該粉狀高白度聚氯化鋁復合物簡 便的制備方法。本發(fā)明所制備的粉狀高白度聚氯化鋁復合物，氧化鋁質(zhì)量含量為28% 30%， 丙烯酰胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的質(zhì)量百分比為1 % 5 %，水不溶物0. 5 % 1.5%,鐵離子質(zhì)量含量小于0. 01 %，其質(zhì)量濃度為10 %時水溶液清澈透明。本發(fā)明粉狀高白度聚氯化鋁復合物的制備工藝1)、以氧化鋁質(zhì)量含量為15% 18%，堿化度為55% 85%，水不溶物0. 5% 1. 5%，鐵離子質(zhì)量含量小于0.01%的液體 聚氯化鋁和特征粘度為5000 SOOOcps (250C )，固含量為20 %的丙烯酰胺-二甲基二烯丙 基氯化銨共聚物為原料，將上述兩原料分別加入到三口燒瓶內(nèi)攪拌混合，混合液中丙烯酰 胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的質(zhì)量比為 5% ；2)、用恒溫水浴鍋保持三口燒瓶內(nèi)液體在溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)30 60分鐘，得到液體產(chǎn)品，然后將此液體產(chǎn)品，在進風溫度為 230 250°C下，出風溫度為120 125°C進行離心噴霧干燥，得到白色或乳白色粉狀聚氯化 鋁與丙烯酰胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物復合絮凝劑產(chǎn)品。本發(fā)明的粉狀高白度聚氯化鋁復合物以下簡稱PAC-AM-PDMDAAC。下面對本發(fā)明的PAC-AM-PDMDAAC的詳細制備方法說明如下(1)、液體聚氯化鋁的制備在搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)加入氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的氫 氧化鋁和氯化氫質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，氫氧化鋁與高純鹽酸的質(zhì)量比為1 1.8 1 2. 5，在反應(yīng)溫度為145 155°C，攪拌速度為200 350轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)4 6 小時，然后降溫到80 100°C，加入占總固型物質(zhì)量比20% 25%的質(zhì)量改良調(diào)節(jié)劑M，繼續(xù)反應(yīng)60 90分鐘后過濾，其清液即為聚氯化鋁原料I ；所用高純鹽酸為合成工業(yè)鹽酸， 不含有機物，鐵離子質(zhì)量含量小于0. 01 % ；所用質(zhì)量改良調(diào)節(jié)劑M為鐵離子質(zhì)量含量小于 0.01%的金屬鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鋁或白度大于95%的碳酸鈣、氫氧化鈣、鋁酸鈉、碳酸鈉 中的一種或兩種；(2)、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的制備在三口燒瓶內(nèi)加入固含量 為40 %的丙烯酰胺溶液和固含量為60 %的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，二甲基二烯丙基 氯化銨與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1.0 0.0 1.0 10.0，通入氮氣15分鐘，將三口燒瓶內(nèi) 氧氣趕走，然后分別加入占總固型物質(zhì)量0. 5% 1. 5%的引發(fā)劑A、0. 05% 0. 15%的引 發(fā)劑B和適量的蒸餾水，繼續(xù)通氮氣，在反應(yīng)溫度為50 70°C，攪拌速度為250 350轉(zhuǎn)/ 分的條件下反應(yīng)4 7小時，然后用注射器分別加入調(diào)節(jié)劑C和調(diào)節(jié)劑D，加入量分別為總 固型物質(zhì)量的0. 05%和1%，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，即生成液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯 化銨共聚物原料II ；其中所用引發(fā)劑A為過硫酸銨或過硫酸鉀與硝酸鈰的混合物，引發(fā)劑 B為亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉或亞硫酸氫鈉，調(diào)節(jié)劑C為質(zhì)量濃度為10%的乙二胺四乙酸二鈉 (EDTA)溶液，調(diào)節(jié)劑D為質(zhì)量濃度為40%的丙烯酰胺溶液；(3)、PAC-AM_PDMDAAC復合物的制備取上述方法⑴制備的液體聚氯化鋁和上述 方法(2)制備的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物，分別加入到500ml的三口 燒瓶內(nèi)，混合液中丙烯酰胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的質(zhì)量百分比為1 % 5 %，在 溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)40分鐘，然后將所得到的液 體產(chǎn)品，在進風溫度為230 250°C，出風溫度為120 125°C下進行離心噴霧干燥，得到粉 狀高白度聚氯化鋁復合物產(chǎn)品。本發(fā)明以聚氯化鋁和丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物為主要原料，制備 得到的產(chǎn)品外觀為白色或乳白色粉末，白度達到80% 90%，堿化度為55% 85%，丙烯 酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的質(zhì)量百分比為 5%，水不溶物0. 5% 1. 5%， 鐵離子質(zhì)量含量小于0. 01%的粉狀高分子復合物PAC-AM-PDMDAAC是一種高效無機有機復 合絮凝劑，使用時，先將粉狀產(chǎn)品溶解于5-20倍的水中，再投加到所要使用的介質(zhì)中。該 復合物用于水處理時，能適應(yīng)較寬的PH范圍，絮凝能力強，特別是對造紙白水中的細小纖 維、填料和膠粘物控制，有較好的使用效果，用量少，使用成本低。研究表明1、該復合物用 于生產(chǎn)高白度文化紙的白水處理時，絮凝沉淀效果較好，將其白水處理沉淀物回用于造紙， 添加量達到質(zhì)量含量為5%時仍未見降低成紙白度；2、該復合物在抄造白紙時可用作助留 劑和漿纖維電荷中和劑，而且用量達到質(zhì)量含量為3%時，仍未見成紙白度降低，相反，在利 用廢紙脫墨漂白漿抄造新聞紙時，還可提高成紙白度。3、該復合物用于造紙漿內(nèi)添加或用 于白水處理時，其用量明顯少于傳統(tǒng)聚氯化鋁產(chǎn)品。4、特別地，當二甲基二烯丙基氯化銨 與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1.0 0.0，即復合絮凝劑中不含丙烯酰胺時，復合絮凝劑不但可 用于造紙過程的電荷中和、白水處理和其他污水處理，還可用于飲用水處理，此時該粉狀復 合物中含其他物質(zhì)或重金屬的質(zhì)量分數(shù)分別為砷As ^ 0. 0002% JgPb ^ 0. 0005%，鎘 Cd彡0. 0001 %，汞Hg彡0. 00001 %，六價鉻Cr6+彡0. 0005 %，聚二甲基二烯丙基氯化銨溶 液中除氯化鈉外各種金屬鹽含量占總聚合物質(zhì)量分數(shù)< 0. 0005%。本發(fā)明以聚氯化鋁、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物為主要原料，將液 體丙烯酰胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物引入到聚氯化鋁溶液中制備而成，將該液體進行噴霧干燥后得到白色或乳白色粉狀固體，即為粉狀高白度聚氯化鋁復合物，該復合物用 于水處理時，能適應(yīng)較寬的PH范圍，絮凝能力強，特別是對造紙白水中的膠粘物控制，有較 好的使用效果，用量少，使用成本低。該復合絮凝劑用于造紙時，能明顯提高纖維和無機填 料的留著率，降低造紙白水濁度，而且復合物用量達到3%時，仍未見成紙白度降低，在利用 廢紙脫墨漂白漿抄造新聞紙且白水反復回用時，可提高成紙白度。其生產(chǎn)工藝簡便，產(chǎn)品穩(wěn) 定性好，可在常溫下長期貯存。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1 一、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備(1)、液體聚氯化鋁的制備在搪瓷釜內(nèi)加入200g氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的氫 氧化鋁和500g氯化氫質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，在反應(yīng)溫度為150 155°C，攪拌速度 為250 300轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)5小時，然后降溫到95°C，加入30g高純鋁片，繼續(xù)反應(yīng) 30分鐘后再加入35g鋁酸鈉、碳酸鈣或氫氧化鈣反應(yīng)30分鐘，過濾，去掉濾渣，得到堿化度 為75%，氧化鋁含量為15%的液體聚氯化鋁；(2)、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的制備在帶回流的三口燒瓶內(nèi)加 入300g固含量為40%的丙烯酰胺溶液和33g固含量為60%的二甲基二烯丙基氯化銨溶 液，通入氮氣15分鐘，將反應(yīng)器內(nèi)氧氣趕走，然后分別加入2. 7g過硫酸銨、0. 3g硝酸鈰、 0. 6g亞硫酸鈉和適量蒸餾水，繼續(xù)通氮氣，在反應(yīng)溫度為50 65°C，攪拌速度為250 300 轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)4小時，然后用注射器分別加入1. 2ml質(zhì)量濃度為10%的乙二胺四乙 酸二鈉(EDTA)溶液和6ml固含量為40%的丙烯酰胺溶液，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，得到粘度為 5000cps(25°C )，固含量為20%的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物；(3)、PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備取上述方法(1)制備的液體聚氯化鋁400g 和上述方法(2)制備的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物10g，攪拌下分別加入 到500ml的三口燒瓶內(nèi)，在溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)40 分鐘，然后將所得到的液體產(chǎn)品，在進風溫度為230 250°C，出風溫度為120 125°C下進 行離心噴霧干燥，得到白度為85%，堿化度為75%，氧化鋁質(zhì)量含量為29%，丙烯酰胺-二 甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為的粉狀高白度聚氯化鋁復合物產(chǎn)品，其質(zhì)量濃 度為10%時水溶液清澈透明。二、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物在新聞紙抄造中的應(yīng)用1、工藝流程及主要原料用量(用量是指對絕干漿的質(zhì)量百分數(shù)，下同)廢紙脫墨漂白漿(DIP)(濃度4% )—聚氯化鋁(PAC)或PAC-AM-PDMDAAC復合絮 凝劑一熒光增白劑(用量0. 6% )—陽離子淀粉(CS用量0. 75% )—用白水稀釋至0. 5% —輕質(zhì)碳酸鈣(用量4%)—陽離子聚丙烯酰胺(CPAM用量0.04%)—膨潤土(用量 0. 3% )—上網(wǎng)抄紙。3、使用效果(新聞紙定量52g/m2)原料性質(zhì)粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物氧化鋁質(zhì)量含量28%，白度80%，堿化度55%，丙
6烯酰胺_二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為；粉狀高純PAC 氧化鋁質(zhì)量含量31%，白度66%，堿化度48% ；粒狀普通PAC 氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度45%，堿化度91%。表一不同用量的應(yīng)用效果 表二 白水封閉循環(huán)的應(yīng)用效果(復合物用量0· 2% ) 實施例2 一、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備(1)、液體聚氯化鋁的制備在搪瓷釜內(nèi)加入200g氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的易 溶氫氧化鋁和460g氯化氫質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，在反應(yīng)溫度為150 155°C，攪拌速度為250 300轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)5小時，然后降溫到10(TC，加入20g高純鋁片，繼續(xù) 反應(yīng)50分鐘后再加入60g碳酸鈣，反應(yīng)40分鐘后過濾，去掉濾渣，得到堿化度為85 %，氧化 鋁含量為15%的液體聚氯化鋁；(2)、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的制備在帶回流的三口燒瓶內(nèi)加 入400g固含量為40%的丙烯酰胺溶液和45g固含量為60%的二甲基二烯丙基氯化銨溶 液，通入氮氣15分鐘，將反應(yīng)器內(nèi)氧氣趕走，然后分別加入2. 3g過硫酸銨、0. 2g硝酸鈰、 0. 2g亞硫酸鈉和適量蒸餾水，繼續(xù)通氮氣，在反應(yīng)溫度為50 65°C，攪拌速度為250 300 轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)6小時，然后用注射器分別加入1. 2ml質(zhì)量濃度為10%的乙二胺四乙 酸二鈉(EDTA)溶液和6ml固含量為40%的丙烯酰胺溶液，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，得到粘度為 6000cps(25°C )，固含量為20%的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物；(3)、PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備取上述方法(1)制備的液體聚氯化鋁400g 和上述方法(2)制備的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物24g，分別加入到 500ml的三口燒瓶內(nèi)，在溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)40 分鐘，然后將所得到的液體產(chǎn)品，在進風溫度為230 250°C，出風溫度為120 125°C下進 行離心噴霧干燥，得到白度為90 %、堿化度為85 %，氧化鋁質(zhì)量含量為28 %，丙烯酰胺-二 甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為2%的粉狀高白度聚氯化鋁復合物產(chǎn)品，其質(zhì)量濃 度為10%時水溶液清澈透明。二、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物在高級文化紙抄造中的應(yīng)用1、工藝流程及主要原料用量(用量是指對絕干漿的質(zhì)量百分數(shù)，下同)蘆葦化學漂白漿(濃度4% )—聚合氯化鋁(PAC)或PAC-AM-PDMDAAC復合絮凝 劑一熒光增白劑(用量0· 10% )—陽離子淀粉(CS用量0· 75%)—用白水稀釋至0.5% —輕質(zhì)碳酸鈣(用量20%)—陽離子聚丙烯酰胺(CPAM用量0.04%)—膨潤土(用量 0. 3% )—上網(wǎng)抄紙。2、使用效果(文化紙定量70g/m2)原料性質(zhì)粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物氧化鋁質(zhì)量含量29%，白度88%，堿化度65%，丙 烯酰胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為2% ；粉狀高純PAC 氧化鋁質(zhì)量含量31%，白度66%，堿化度48% ；粒狀普通PAC 氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度45%，堿化度91%。表三不同用量的應(yīng)用效果 表四白水封閉循環(huán)的應(yīng)用效果(絮凝劑用量0. 2%) 從上述實施例1和實施例2可以知道，在傳統(tǒng)高純PAC中加入高白度的碳酸鈣和
丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物后，反應(yīng)后的復合物白度有了明顯的提高，白度
從傳統(tǒng)高純PAC的65 75%提高到80%以上，最高達到90% ；傳統(tǒng)PAC溶解于水后，其質(zhì)
量濃度為10%時是淺黃色或乳白色的，而本實施例1和實施例2的復合物，其質(zhì)量濃度為
10%時的水溶液清澈透明；復合物堿化度也有了提高，堿化度從傳統(tǒng)高純PAC的45 50%
提高到了 55 85% ；將實施例1和實施例2的復合物應(yīng)用于造紙，在用量相同和造紙白水
多次封閉循環(huán)使用時，抄紙后白水的濁度、白水中的膠粘物含量、成紙恢分和成紙白度等明
顯不同，PAC-AM-PDMDAAC復合物使用效果最好，復合絮凝劑質(zhì)量用量達到3%時，仍未見成
紙白度降低，相反，在利用廢紙脫墨漂白漿抄造新聞紙，且白水反復回用時，還可提高成紙白度。實施例3 一、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備(1)、液體聚氯化鋁的制備在搪瓷釜內(nèi)加入200g氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的易 溶氫氧化鋁和460g氯化氫質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，在反應(yīng)溫度為150 155°C，攪拌 速度為250 300轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)5小時，然后降溫到90°C，加入20g高純鋁片，繼續(xù) 反應(yīng)50分鐘后，再加入30g硫酸鋁或聚合硫酸鋁，攪拌20分鐘后過濾，去掉濾渣，得到堿化 度為55%，氧化鋁含量為15%的液體聚氯化鋁；(2)、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的制備在帶回流的三口燒瓶內(nèi)加 入500g固含量為40%的丙烯酰胺溶液和67g固含量為60%的二甲基二烯丙基氯化銨溶 液，通入氮氣15分鐘，將反應(yīng)器內(nèi)氧氣趕走，然后分別加入3. 6g過硫酸銨、0. 3g硝酸鈰、 0. 4g亞硫酸鈉和適量蒸餾水，繼續(xù)通氮氣，在反應(yīng)溫度為50 65°C，攪拌速度為250 300 轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)6小時，然后用注射器分別加入1. 2ml質(zhì)量濃度為10%的乙二胺四乙 酸二鈉(EDTA)溶液和6ml固含量為40 %的丙烯酰胺溶液，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，得到粘度為 7000cps(25°C )，固含量為20%的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物；(3)、PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備取上述方法(1)制備的液體聚氯化鋁400g 和上述方法(2)制備的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物36g，分別加入到 500ml的三口燒瓶內(nèi)，在溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)40 分鐘，然后將所得到的液體產(chǎn)品，在進風溫度為230 260°C，出風溫度為120 125°C下進 行離心噴霧干燥，得到白色為80%，堿化度為55%，氧化鋁質(zhì)量含量為30%，丙烯酰胺-二 甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為3%的造紙用粉狀高白度聚氯化鋁復合物產(chǎn)品。二、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物造紙白水處理中的應(yīng)用1、白水處理工藝流程IOOOml造紙白水一聚合氯化鋁(PAC)或PAC-AM-PDMDAAC復合絮凝劑一快速攪拌 (400轉(zhuǎn)/分)90秒一慢速攪拌(100轉(zhuǎn)/分)120秒一靜置30分鐘一取上清液測濁度。2、使用效果(新聞紙定量52g/m2)原料性質(zhì)粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度81%，堿化度52%，丙 烯酰胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為3% ；粉狀高純PAC 氧化鋁質(zhì)量含量31%，白度66%，堿化度48% ；粒狀普通PAC 氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度45%，堿化度91%。表五不同用量的白水處理效果
用量(以氧化鋁計mg/L)02.03.04.0濁度PAC-AM-PDMDAAC27.16.22.51.0(NTU)高純PAC27.19.15.64.3普通PAC27.17.53.92.1表六回用5%白水處理絮凝沉淀物的應(yīng)用效果
10 實施例4 一、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備(1)、液體聚氯化鋁的制備在搪瓷釜內(nèi)加入200g氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的易 溶氫氧化鋁和460g氯化氫質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，在反應(yīng)溫度為150 155°C，攪拌 速度為250 300轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)5小時，然后降溫到100°C，加入30g碳酸鈉，繼續(xù)反 應(yīng)50分鐘后再加入30g硫酸鋁或聚合硫酸鋁，攪拌10分鐘后過濾，去掉濾渣，得到堿化度 為60%，氧化鋁含量為18%的液體聚氯化鋁；(2)、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的制備在帶回流的三口燒瓶內(nèi)加 入550g固含量為40%的丙烯酰胺溶液和67g固含量為60%的二甲基二烯丙基氯化銨溶 液，通入氮氣15分鐘，將反應(yīng)器內(nèi)氧氣趕走，然后分別加入3. 6g過硫酸銨、0. 3g硝酸鈰、 0. 4g亞硫酸鈉和適量蒸餾水，繼續(xù)通氮氣，在反應(yīng)溫度為50 65°C，攪拌速度為250 300 轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)6小時，然后用注射器分別加入1. 2ml質(zhì)量濃度為10%的乙二胺四乙 酸二鈉(EDTA)溶液和6ml固含量為20 %的丙烯酰胺溶液，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，得到粘度為 8000cps(25°C )，固含量為40%的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物；(3)、PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備取上述方法(1)制備的液體聚氯化鋁400g 和上述方法(2)制備的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物55g，分別加入到 500ml的三口燒瓶內(nèi)，在溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)40 分鐘，然后將所得到的液體產(chǎn)品，在進風溫度為230 250°C，出風溫度為120 125°C下進 行離心噴霧干燥，得到白度為85 %、堿化度為60 %，氧化鋁質(zhì)量含量為30 %，丙烯酰胺-二 甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為5%的造紙用粉狀高白度聚氯化鋁復合物產(chǎn)品。二、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合絮凝劑的應(yīng)用1、白水處理工藝流程IOOOml造紙白水一聚合氯化鋁(PAC)或PAC-AM-PDMDAAC復合物一快速攪拌40秒 —慢速攪拌60秒一靜置30分鐘一取上清液測濁度。
2、使用效果(文化紙定量70g/m2)原料性質(zhì)粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度81%，堿化度55%，丙 烯酰胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為3% ；粉狀高純PAC 氧化鋁質(zhì)量含量31%，白度66%，堿化度48% ；粒狀普通PAC 氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度45%，堿化度91%。表七回用5%白水處理絮凝沉淀物的應(yīng)用效果 表八不同用量的白水處理效果 從上述實施例3和實施例4可以知道，在傳統(tǒng)高純PAC中加入硫酸鋁或聚合硫酸 鋁和丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物后，反應(yīng)后的復合物白度有了一定的提高， 白度從傳統(tǒng)高純PAC的65 75%提高到80%以上，達到81% ；傳統(tǒng)PAC溶解于水后，其質(zhì) 量濃度為10%時是淺黃色或乳白色的，而本實施例1和實施例2的復合物，其質(zhì)量濃度為 10%時的水溶液清澈透明；復合物堿化度也有了提高，堿化度從傳統(tǒng)高純PAC的45 50% 提高到了 50 55% ；將實施例3和實施例4的復合物應(yīng)用于造紙白水處理時，在用量相同 時，處理后白水的濁度有明顯不同，PAC-AM-PDMDAAC復合物使用效果最好，將此絮凝物回用 于造紙，加入量達到質(zhì)量5%時，仍未見成紙白度降低。實施例5
一、粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備(1)、液體聚氯化鋁的制備在搪瓷釜內(nèi)加入200g氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的氫 氧化鋁和500g氯化氫質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，在反應(yīng)溫度為150 155°C，攪拌速度 為250 300轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)5小時，然后降溫到95°C，加入IOg高純鋁片，繼續(xù)反應(yīng) 30分鐘后再加入30g碳酸鈣反應(yīng)30分鐘，過濾，去掉濾渣，得到堿化度為60%，氧化鋁含量 為15%的液體聚氯化鋁；(2)、丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物的制備在帶回流的三口燒瓶內(nèi)加 入500g固含量為40%的丙烯酰胺溶液和33g固含量為60%的二甲基二烯丙基氯化銨溶 液，通入氮氣15分鐘，將反應(yīng)器內(nèi)氧氣趕走，然后分別加入2. 7g過硫酸銨、0. 3g硝酸鈰、 0. 6g亞硫酸鈉和適量蒸餾水，繼續(xù)通氮氣，在反應(yīng)溫度為50 65°C，攪拌速度為250 300 轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)4小時，然后用注射器分別加入1. 2ml質(zhì)量濃度為10%的乙二胺四乙 酸二鈉(EDTA)溶液和6ml固含量為40 %的丙烯酰胺溶液，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，得到粘度為 8000cps(25°C )，固含量為20%的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物；(3)、PAC-AM-PDMDAAC復合物的制備取上述方法(1)制備的液體聚氯化鋁400g 和上述方法(2)制備的液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物10g，攪拌下分別加入 到500ml的三口燒瓶內(nèi)，在溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng) 40分鐘，然后將所得到的液體產(chǎn)品，在進風溫度為230 260°C，出風溫度為120 125°C 下進行離心噴霧干燥，得到白度為85 %，堿化度為60 %，氧化鋁質(zhì)量含量為29 %，丙烯酰 胺_ 二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為的造紙用粉狀高白度聚氯化鋁復合物產(chǎn) 品，其質(zhì)量濃度為10%時水溶液清澈透明。二、PAC-AM-PDMDAAC復合物在新聞紙抄造中作為電荷中和劑的應(yīng)用1、工藝流程及主要原料用量(用量是指對絕干漿的質(zhì)量百分數(shù)，下同)廢紙脫墨漂白漿(DIP)(濃度4% )—聚氯化鋁(PAC)或PAC-AM-PDMDAAC復合 物一熒光增白劑(用量0.6%)—陽離子淀粉(CS用量0. 75%)—用白水稀釋至0.5% —輕質(zhì)碳酸鈣(用量4% )—陽離子聚丙烯酰胺(CPAM用量0.04% )—膨潤土(用量 0. 3% )—上網(wǎng)抄紙。3、使用效果(新聞紙定量52g/m2)原料性質(zhì)粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合物氧化鋁質(zhì)量含量28%，白度85%，堿化度60%，丙 烯酰胺_二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量為；粉狀高純PAC 氧化鋁質(zhì)量含量31%，白度66%，堿化度48% ；粒狀普通PAC 氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度45%，堿化度91%。表九不同用量的應(yīng)用效果 從表九中可知，當在廢紙脫墨漿中加入相同量的PAC-AM-PDMDAAC復合物、高純 PAC和普通PAC時，加入PAC-AM-PDMDAAC復合物的漿纖維陽離子需求量最少，就是說，當漿 纖維需要中和一定量的陰離子電荷時，需要加入PAC-AM-PDMDAAC復合物的量比需要加入 高純PAC和普通PAC的量都要少。實施例6:一、粉狀PAC-PDMDAAC復合絮凝劑的制備(1)、液體聚氯化鋁的制備在搪瓷釜內(nèi)加入200g氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的易 溶氫氧化鋁和460g氯化氫質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，在反應(yīng)溫度為150 155°C，攪拌 速度為250 300轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)5小時，然后降溫到10(TC，加入30g高純鋁片，繼續(xù) 反應(yīng)50分鐘后再加入30g硫酸鋁或聚合硫酸鋁，攪拌10分鐘后過濾，去掉濾渣，得到堿化 度為60%，氧化鋁含量為18%的液體聚氯化鋁；(2)、二甲基二烯丙基氯化銨均聚物的制備在帶回流的三口燒瓶內(nèi)加入500g固 含量為60%的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，通入氮氣15分鐘，將反應(yīng)器內(nèi)氧氣趕走，然后 分別加入3. 6g過硫酸銨、0. 3g硝酸鈰、0. 4g亞硫酸鈉和適量蒸餾水，繼續(xù)通氮氣，在反應(yīng) 溫度為50 65°C，攪拌速度為250 300轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)6小時，然后用注射器分別 加入1. 2ml濃度為10%的乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)溶液，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，得到粘度為 6000cps(25°C )，固含量為40%的液體二甲基二烯丙基氯化銨均聚物；(3)、PAC-PDMDAAC復合絮凝劑的制備取上述方法(1)制備的液體聚氯化鋁400g 和上述方法(2)制備的液體二甲基二烯丙基氯化銨均聚物36g，分別加入到500ml的三口燒 瓶內(nèi)，在溫度為60 80°C，攪拌速度為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)40分鐘，然后將所 得到的液體產(chǎn)品，在進風溫度為230 260°C，出風溫度為120 125°C下進行離心噴霧干 燥，得到白度為83%、堿化度為60%，氧化鋁質(zhì)量含量為30%，二甲基二烯丙基氯化銨均聚 物質(zhì)量含量為3 %的粉狀聚氯化鋁與二甲基二烯丙基氯化銨均聚物復合絮凝劑產(chǎn)品。二、粉狀PAC-PDMDAAC復合絮凝劑的應(yīng)用1、水處理工藝流程IOOOml河水一聚合氯化鋁(PAC)或PAC-AM-PDMDAAC復合絮凝劑一快速攪拌40秒 —慢速攪拌60秒一靜置30分鐘一取上清液測濁度。2、使用效果原料性質(zhì)粉狀PAC-AM-PDMDAAC復合絮凝劑氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度81%，堿化度 55%，二甲基二烯丙基氯化銨均聚物質(zhì)量含量為3% ；粉狀高純PAC 氧化鋁質(zhì)量含量31%，白度66%，堿化度48% ；粒狀普通PAC 氧化鋁質(zhì)量含量30%，白度45%，堿化度91%。表十不同用量的水處理效果 從上述實施例6可以知道，在傳統(tǒng)高純PAC中加入金屬鋁、硫酸鋁或聚合硫酸鋁和 二甲基二烯丙基氯化銨均聚物后，反應(yīng)后的復合物白度有了一定的提高，白度從傳統(tǒng)高純 PAC的65 75%提高到80%以上，達到83% ；傳統(tǒng)PAC溶解于水后，其質(zhì)量濃度為10%時 是淺黃色或乳白色的，而本實施例6的復合物，其質(zhì)量濃度為10%時的水溶液清澈透明；復 合物堿化度也有了提高，堿化度從傳統(tǒng)高純PAC的45 50%提高到了 60%;將實施例6的 復合物應(yīng)用于河水處理時，在用量相同時，處理后水的濁度有明顯不同，PAC-AM-PDMDAAC復 合物與傳統(tǒng)PAC相比，使用效果最好。
權(quán)利要求
一種粉狀高白度聚氯化鋁復合物，其特征在于氧化鋁質(zhì)量含量28％～30％，丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量1％～5％，水不溶物質(zhì)量含量0.5％～1.5％，鐵離子質(zhì)量含量小于0.01％。
2.制備權(quán)利要求1所述的粉狀聚氯化鋁復合物的方法，其特征在于(1)、制備氧化鋁質(zhì)量含量15% 18%，堿化度55% 85%，水不溶物質(zhì)量含量 0. 5% 1. 5%，鐵離子質(zhì)量含量小于0. 01%的液體聚氯化鋁原料I 在搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)加入 氧化鋁質(zhì)量含量為64. 5%的氫氧化鋁、質(zhì)量含量為31%的高純鹽酸，氫氧化鋁與高純鹽酸 的質(zhì)量比為1 1.8 1 2. 5，在反應(yīng)溫度為145 155°C，攪拌速度為200 350轉(zhuǎn)/ 分的條件下反應(yīng)4 6小時，然后降溫到80 100°C，加入占總固型物質(zhì)量比20% 25% 的質(zhì)量改良調(diào)節(jié)劑M,繼續(xù)反應(yīng)60 90分鐘后過濾，其清液即為聚氯化鋁原料I ；所用高純 鹽酸為合成工業(yè)鹽酸，不含有機物，鐵離子質(zhì)量含量小于0. 01 % ；所用氫氧化鋁為工業(yè)品， 鐵離子質(zhì)量含量小于0. 01 % ；所用質(zhì)量改良調(diào)節(jié)劑M為鐵離子質(zhì)量含量小于0. 01 %的金屬 鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鋁或白度大于95%的碳酸鈣、氫氧化鈣、鋁酸鈉、碳酸鈉中的一種或兩 種；(2)、制備特征粘度為5000 SOOOcps(25 °C )，固含量為20 %的丙烯酰胺-二甲基 二烯丙基氯化銨共聚物原料II 在三口燒瓶內(nèi)加入固含量為40%的丙烯酰胺溶液和固含 量為60 %的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺的質(zhì)量比為 1.0 0.0 1.0 10.0，通入氮氣質(zhì)量分鐘，將三口燒瓶內(nèi)氧氣趕走，然后分別加入占總 固型物質(zhì)量0. 5% 1. 5%的引發(fā)劑A、0. 05% 0. 15%的引發(fā)劑B和適量的蒸餾水，繼續(xù) 通氮氣，在反應(yīng)溫度為50 70°C，攪拌速度為250 350轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)4 7小時， 然后分別加入調(diào)節(jié)劑C和調(diào)節(jié)劑D，加入量分別為總固型物質(zhì)量的0. 05%和1%，繼續(xù)反應(yīng) 30分鐘，即生成液體丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物原料II ；其中所用引發(fā)劑A 為過硫酸銨或過硫酸鉀與硝酸鈰的混合物，引發(fā)劑B為亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉或亞硫酸氫 鈉，調(diào)節(jié)劑C為質(zhì)量濃度為10%的乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)溶液，調(diào)節(jié)劑D為質(zhì)量濃度為 40%的丙烯酰胺溶液；(3)、在搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)加入上述原料I和原料II，使混合液中丙烯酰胺_二甲基二烯丙 基氯化銨共聚物的質(zhì)量含量為1 % 5%，保持反應(yīng)釜內(nèi)液體在溫度為60 80°C，攪拌速度 為300 500轉(zhuǎn)/分的條件下反應(yīng)30 60分鐘，得到液體產(chǎn)品；(4)、步驟(3)所得到的液體產(chǎn)品在進風溫度為230 250°C，出風溫度為120 125°C 下進行離心噴霧干燥，得到白色或乳白色粉狀聚氯化鋁復合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粉狀高白度聚氯化鋁復合物及其制備方法。氧化鋁質(zhì)量含量28％～30％，丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物質(zhì)量含量1％～5％，鹽基度55％～85％，白度80％～90％，水不溶物質(zhì)量含量0.5％～1.5％，鐵離子質(zhì)量含量小于0.01％。該復合物用于造紙白水處理時，對造紙白水中的細小纖維、填料和膠粘物等的控制，用量少，使用成本低；用于處理造紙白水，并將沉淀絮凝物回用于造紙時，在造紙中沉淀絮凝物的添加量達到5％仍未見降低成紙白度；用于造紙漿內(nèi)添加時，對漿纖維有較強的電荷中和能力，能明顯提高纖維和無機填料的留著率，降低造紙白水濁度，而且復合物用量達到3％時，仍未見成紙白度降低，在利用廢紙脫墨漂白漿抄造新聞紙且白水反復回用時，可提高成紙白度。
文檔編號C02F1/52GK101885528SQ20101023814
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者晏永祥 申請人:晏永祥