[发明专利]复配阳离子絮凝剂及其制备方法

说明书

本发明涉及复配阳离子絮凝剂及其制备，该絮凝剂是以聚二甲基二烯丙基氯化铵为主成分，与疏水阴离子共聚物复配的阳离子絮凝剂。本发明中疏水阴离子共聚物作为二甲基二烯丙基氯化铵聚合的粘度调节剂，阴离子及疏水基团的引入，增加了絮凝剂与污水中有机物的相互作用，提高了絮凝剂的性能。疏水阴离子共聚物有可能与二甲基二烯丙基氯化铵（或聚二甲基二烯丙基氯化铵）形成带有疏水基团的两性聚合物，提高了产品的适用范围广，在酸性和碱性介质中均可使用。本发明制备的复配阳离子絮凝剂是液体，具有生产成本低、溶解速度快、环境友好、节能降耗、使用方便等优点，对化纤污水脱色作用明显，絮体大而密实，沉降速度快。

技术领域

本发明涉及复配阳离子絮凝剂及其制备方法。具体涉及的是聚二甲基二烯丙基氯化铵与水溶性疏水阴离子聚合物的复配，所制得的共聚物主要用于水处理、采油等领域，属于化工技术领域。

背景技术

絮凝剂在水处理中具有很重要的作用，它不但可以降低原水的浊度、色度等感观指标，去除多种有机物，某些重金属和放射性物质，还常用于污泥脱水前的浓缩过程，以改善污泥的脱水性能。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大，分子链官能团多的结构特点，在市场上占绝对优势，其中，以聚丙烯酰胺系列最为广泛。但随着石油产品价格不断上涨及人们生活质量水平不断提高，尤其是合成类有机高分子絮凝剂由于残留单体丙烯酰胺的毒性，限制了它在食品加工、给水处理及发酵工业等方面的发展，未来絮凝剂的发展是高效、无毒、无污染的方向。

聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）是一种水溶性阳离子聚合物，其均聚物或共聚物因具有正电荷密度高，水溶性好，相对分子量易于控制，高效无毒，造价低廉等优点而广泛应用于石油开采、造纸、纺织印染水处理、电镀、杀菌灭藻与防腐等领域。由于PDMDAAC相对分子质量不高，常采用与丙烯酰胺共聚的方法提高性能。中国专利CN1246487A探讨了控制二甲基二烯两基氯化铵（DMDAAC）和丙烯酰胺（AM）共聚物分子量和组成的方法与规律，在实验室获得了残余单体含量≤0.1％、[η]=14.5-20.5 dL/g和DMDAAC的百分含量0.5~50%的易溶于水的粉状共聚物。尽管得到了高分子量的共聚物，但是该工艺需要造粒、干燥和粉碎的后续处理过程。文献[王景霞, 范晓东, 秦华宇. 二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物的合成与结构表征[J]. 油田化学, 2003, 1: 83-85]将制备的烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物（PDA）应用到造纸黑液的处理中，相对于商品聚丙烯酰胺及自制聚丙烯酸，PDA具有更优的脱色及絮凝作用。但由于季铵氮原子所连的是甲基，亲脂性较差，与一些物质特别是亲油性物质的亲和力较弱。作为絮凝剂时，其高分子链上甲基对有机污染物的亲和作用不强，主要依赖于分子链上正电荷对带负电的污染物的电中和作用，导致其去除有机污染物的能力较差，如对制革废水的COD和悬浮物的去除率分别只达75.17%和83.13%[常青. 用Ca(OH)₂-PDADMA-PAM法絮凝处理制革废水[J]. 环境科学学报, 1994,14(2):216-221]，对炼油废水的COD和油的去除率也分别只达30.49%和65.65%[高华星, 程树军,饶炬, 等. 高分子阳离子絮凝剂用于炼油废水处理研究[J]. 功能高分子学报, 1996, 9(4):544-550]。为了提高二甲基二烯丙基氯化铵类聚合物的亲油性，通常是在合成二烯丙基季铵盐单体时,以其它基团替代季铵氮原子所连甲基来改变分子结构，如丁氧羰甲基[刘立华, 肖体乐, 吴俊, 等. N,N-二烯丙基-N-羰丁氧甲基氯化铵的合成与表征[ J]. 精细化工, 2009, 26(7): 702-706]、己基、十二烷基和十八烷基[Rullens F, Devillers M,Laschewsky A. New Regular, Amphiphilic Poly (ampholyte)s: Synthesis andCharacterization [J]. Macromol. Chem. Phys., 2004, 205: 1155-1166]等以使聚合物获得新的性能。但是这种合成新的单体至今仍未工业化。