[发明专利]一种有机高分子絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机高分子絮凝剂及其制备方法，尤其是一种水溶性有机高分子絮凝剂及其制备方法。

背景技术

现有的絮凝剂在用水与废水处理和生产过程的固液分离中占有重要的地位。在水处理的应用实践中，国内外的湿法冶金、石化、造纸、钢铁、纺织、印染、食品、酿造等多种行业的废水处理，使用絮凝法的水处理比例约占55％～75％。而自来水工业几乎100％使用絮凝法作为净水手段。由于絮凝法在水处理与污泥脱水中具有较明显的技术经济效益，国外高分子絮凝剂的生产与消费近5年仍保持6.5％左右的年增长速度。我国无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂维持在年均10％的增长速度。其中两性高分子絮凝剂和阳离子絮凝剂是发展较快的两大类。阳离子型如季胺盐聚合、或季胺盐与丙烯酰胺经曼尼希反应共聚而成的聚丙烯酰胺，利用曼尼希反应改性和接枝共聚合成的阳离子聚丙烯酰胺是目前应用最广泛的阳离子合成高分子絮凝剂。中国发明专利ZL03133998.0公开了一种阳离子型高分子絮凝剂及其制备方法，具体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵化后和丙烯酰胺共聚而成的阳离子型高分子絮凝剂。由于现代工业和生活废水中的有机质含量大大增加，有机微粒表面带负电荷，因而阳离子絮凝剂有较好的絮凝效果，但在污泥处理中，由于污泥腐败的继续进行，单独使用阳离子絮凝剂，会造成悬浮物的回收率低、脱水饼含水率高。两性离子类絮凝剂兼具阴阳离子的特征，较阳离子絮凝剂有更强的絮凝、沉降作用，对污泥脱水的性能更加明显，更加有效，投药量较少，还能起到金属螯合剂的作用，由于许多污水中含正负电荷的微细颗粒与胶体，需用两性离子絮凝剂处理，因而两性离子类絮凝剂在水处理中更具优势，两性絮凝剂兼有阴、阳离子性基团的特点，适用于各种不同性质的废水处理，特别对污泥脱水，不仅有电性中和、吸附桥联作用，而且有分子间的“缠绕”包裹作用，使处理的污泥颗粒粗大，脱水性好，即使是对不同性质的不同腐败程度的污泥，也能发挥较好的脱水助滤作用。进入20世纪90年代以来，国外对两性聚丙烯酰胺(PAM)的研究和开发趋于活跃，日本最近开发的两性离子型PAM在技术和经济上已具有工业化应用价值。日本专利JP2001179300中MORl等以季铵盐烷基氨基烷基异丁烯酸酯、季铵盐烷基氨基烷基丙烯酸酯、丙烯酸(酯)和丙烯酰胺四元单体共聚合，制备了两性高分子絮凝剂，对造纸工业废水有较好的絮凝效果。特别是近几年，水溶性两性高分子在水处理行业的应用得到了较大的发展，主要用作絮凝剂、污泥脱水剂及金属螯合剂等。中国发明专利ZL97123344.6公开了一种两性聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法，具体是由丙稀酰胺、丙烯酸(盐)和甲基丙稀酰氧三甲基氯化铵三元聚合而成的两性高分子絮凝剂。本领域技术人员刘献玲(1982年毕业于华南理工大学化学工程专业，中科院化冶所客座研究人员，现任洛阳石化工程公司设备所研究室主任)通过水解反应和曼尼期反应可制得性能良好的APAM絮凝剂，合成的两性聚丙烯酰胺对卫生纸厂污水及黄板纸厂污水的絮凝效果均优越于阳离子型聚丙烯酰胺。本领域技术人员李万捷(1982年毕业于太原工学院，现任太原理工大学化工系主任，教授，硕士生导师；主要从事高分子化学，聚合物合成工艺学的讲授及功能高分子的研究)用部分水解聚丙烯酰胺为原料通过曼尼期(Mannich)反应合成了具有羧基和胺甲基的两性聚丙烯酰胺絮凝剂，探讨了反应条件对胺化度的影响，研究了影响产物稳定性的因素和保持稳定性的方法。并对其产品性能进行了应用试验。对炼钢厂综合废水、毛纺厂废水、及硫酸铝矿浆的固液分离进行了不同絮凝剂的对比试验。结果表明两性絮凝剂处理效果明显优于阳离子和阴离子絮凝剂。本领域技术人员马希晨(中国复合材料学会理事、大连市涂料协会会长、大连轻工业学院教授)以淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物为原料，通过Mannich反应和水解反应，合成了同时具有阴、阳离子基团的两性高分子絮凝剂，并将两性高分子絮凝剂用于处理印染和造纸污水。中国发明专利申请200610020227.8公开了一种水溶性有机两性高分子絮凝剂及制备方法，具体是季胺化(烷基)丙烯酸二烷基氨基乙脂和衣康酸(盐)共聚而成的两性高分子絮凝剂。该絮凝剂在处理钻井废水、制革废水、垃圾渗率液均有较好的效果。但是，上述合成的高分子絮凝剂仍然有一些不同的缺陷：1、合成高分子絮凝剂选用了丙烯酰胺、丙烯酸(盐)、马来酸(酐)等毒性大的单体，这样聚合残留单体和分解后的小分子都会产生二次污染；2、曼尼希改性聚丙烯酰胺类两性离子高分子絮凝剂，不适用于处理pH高的废水，贮存稳定性不高；3、从绿色化学环保的角度来看，曼尼希反应不符合绿色化学环保的要求。因此，急需提供一种不造成二次污染、贮存稳定性高且符合绿色化学环保要求的有机高分子絮凝剂。