[发明专利]一种无毒有机高分子絮凝剂的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及高分子聚合物，具体涉及一种无毒有机高分子絮凝剂的制备方法。

背景技术：

随着人们生活水平的提高和环境意识的增强，对水质量需求的提高。国内外各种新型水处理剂的研究和开发均朝着高效、低毒方向发展。二烯丙基二烷基季铵盐聚合物(PDMDAAC)是一类新型多功能水溶性高分子，由于水溶性好、正电荷密度高、高效无毒、相对于其它阳离子高分子价格低廉，并具有杀菌性能等优点，在国外已广泛应用于石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工、水处理、食品和医药工业等领域，是美国食品和药品管理局(FDA)批准的第一个用于饮用水处理的有机高分子。因此本发明的的高分子絮凝剂的其中一单体为二烯丙基二烷基季铵盐(DMDAAC)。另一单体为富马酸或其盐，是由于富马酸及其盐具有无毒、能够应用于食品级等特点，再者富马酸的分子内含有两个活泼的羧基和一个双键，能够与DMDAAC聚合。可达到以下目的：1、选用单体无毒，不造成二次污染，更符合绿色化学要求。2、提高废水处理效果。提高CODcr去除率及废水的可生化处理等。

发明内容

提供一种操作简单、性能稳定、使用范围更广，脱水效果更好的两性高分子絮凝剂及制备方法。本发明采用富马酸或其盐与二烯丙基二烷基季铵盐的水溶液聚合，性能稳定，操作简单，使用范围广。

该水溶性两性有机高分子絮凝剂是由富马酸或其盐和二烯丙基二烷基季铵盐共聚而成的共聚物，

其特征在于，它是由

单体1为富马酸或其盐

式中X是H、Na或K

单体2为二烯丙基二烷基季铵盐，结构为

式中Y是Cl、Br

用过氧化类引发剂和水溶性偶氮类引发剂引发单体经水溶液共聚合形成的二元共聚物，制备的无毒有机高分子絮凝剂结构如下图：

式中X是H、Na或K，Y是Cl、Br。

实验结果表明，为使本发明所制备的无毒有机高分子絮凝剂的使用性能及经济性达到最佳效果，富马酸或其盐与二烯丙基二烷基季铵盐的物质的量之比为1∶2～1∶49，单体占反应体系总质量的质量分数为5％～50％。

如前述，本发明在聚合前期加入过氧化类引发剂，例如选用的氧化剂可以是过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中任一种。用量在单体总质量的0.05％～5％范围内可以达到理想的效果。

如前述，本发明在聚合后期较高温度时加入水溶性偶氮类引发剂，例如可选用偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮双(2-甲基丙酰胺)盐酸盐、偶氮双(4-氰戊酸)中任一种。实验结果显示，其用量在单体总质量的0.025％～1.0％范围内其单体转化率可达到90％以上。

如无毒有机高分子絮凝剂制备方法所述，调整聚合体系的pH＝2.0～8.0，其所用调整pH的物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠中任一种的水溶液，这样保证了所用的引发剂能达到最佳的引发效率。本发明的制备方法是通过如下的步骤来实现的：

在室温下将二烯丙基二烷基季铵盐、富马酸或其盐和蒸馏水装入反应器中；开始搅拌，调节pH至2.0～8.0；抽真空三次，每次时间为10min，中间通氮两次，每次时间为5min；再加入过氧化类引发剂，升温至50℃～70℃，共聚反应时间控制在2～8h；加入水溶性偶氮类引发剂，升温至80℃～100℃，继续反应1～5h；冷却至室温得无毒有机高分子絮凝剂。

本发明在前期采用过氧化类引发剂，在后期加入水溶性偶氮类引发剂，保证了絮凝剂具有大的分子量，又提高了转化率，减少了单体残留量。

附图说明

图为单体1和单体2按照一定配比，在引发剂的作用下，进行共聚合反应得到二元共聚物的化学式.

具体实施方式

结合实施案例，对本发明进一步说明如下：

实施例1

步骤1、在装有温度计、通氮装置以及搅拌器的250mL的四颈反应釜中，加入蒸馏水90g与3.7712g富马酸或其盐及1.2797g氢氧化钠，开始搅拌；再加入43.7288g的二烯丙基二烷基季铵盐，抽真空，通氮，升温至65℃；

步骤2、在连续搅拌和通氮条件下，加入过氧化类引发剂过硫酸钾0.1753g引发两种单体共聚合，保温3h；

步骤3、升温至80℃，加入水溶性偶氮类引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐0.0175g，继续反应2h，冷却，出料，得到无毒有机高分子絮凝剂产品，转化率为88.04％。

实施例2