[发明专利]一种接枝阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种接枝阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法，其制备包括：以阴离子聚丙烯酰胺为母体，与甲醛发生羟甲基反应，再与配体对氨基苯甲酸发生接枝反应，得到所述接枝阴离子聚丙烯酰胺。本发明制备方法简单，操作方便，产率高。将阴离子聚丙烯酰胺进行改性，使其具有机械强度高，热稳定性好的特点。本发明还公开了所述接枝阴离子聚丙烯酰胺在絮凝淀粉中的应用和在吸附碱性品红中的应用，本发明改性聚丙烯酰胺是可分离富集的功能材料，含有较多的功能基团，对淀粉有较好的絮凝效果，对碱性品红有较好的吸附效果。

技术领域

本发明属于絮凝技术领域，涉及一种接枝阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法和应用。

背景技术

淀粉是一种非常基础的工业加工应用原料，其应用不仅在食品而且在医药、饲料、纺织、化工等行业。现在很多淀粉厂排出的废水内淀粉很高，而淀粉废水是食品工业中污染最严重的废水之一，排放之后影响环境，浪费资源，在淀粉加工过程中如果处理不当会产生高浓度酸性有机物，其含量随生产量的波动而改变，其COD值通常在2000-10000mg/L，因此认真对待处理这些废水非常重要。调查研究，废水中的溶解性淀粉容易腐败发酵，使水质的颜色发黑气味发臭，废水排到大小的江河里会消耗水中的溶解氧，导致藻类及水生植物繁殖，废水量大时会导致河流严重缺氧，水体中的物质厌氧腐败，散发恶臭的难闻气味，鱼类、虾类、贝类等动物可能会因此而缺氧甚至窒息死亡。且此类废水富含钾素、氮素、有机质等大量营养物质，如何将其回收利用，实现环境效益和社会效益的有效结合，具有重要意义。

聚丙烯酰胺(以下简称PAM)是重要的高分子聚合物之一，性质为水溶性、高分子，是通过丙烯酰胺在特定条件下均聚或与其他单体共聚而成，质量分数大于50％的线性的水溶性的化学物品的总称。依据物质的性状PAM产品主要有三种类型：乳液、水溶液胶体、粉状；依据物质的离子特性分为阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)、非离子型(NPAM)及两性型，四种类型的聚合物有的是均聚物，也有的是共聚物。

阴离子聚丙烯酰胺是常用的高分子絮凝剂，在污水处理、化工、石油酒精厂的流失及酒糟的回收等领域被广泛应用。其特点是絮凝性，粘合性。因此也是最受人们关注的，其重要性是生产成本远低于阳离子高分子絮凝剂和两性高分子絮凝剂。用作淀粉厂及酒精厂的流失淀粉及酒糟的回收。阴离子型聚丙烯酰胺的合成方法主要有水解法，共聚法。水解法：均聚后水解法、均聚共水解法。共聚法：单体共聚法、接枝共聚法、水溶液聚合、反相乳液聚合及反相悬浮聚合。当前阴离子型聚丙烯酰胺的生产大多采用的是共聚法。

沈雷(阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂(APAM)的制备及应用[D].重庆大学，2011)采用的水溶液共聚法，在无机引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠做引发剂的条件下，聚合丙烯酰胺单体和氢氧化钠得到阴离子聚丙烯酰胺(APAM)，实验研究合成了分子量为960万，且残留单体含量为0.072％；与此同时获得另两种高分子聚合物APAM分子量分别为872万和883万，残留单体物质的含量为0.050％和0.043％。

通过上述对中国水资源和水污染的现状描述，以及聚丙烯酰胺的合成以及改性和应用方面的陈述，阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂的应用在水处理技术中发挥着重要作用。接枝聚丙烯酰胺可以作为一种亲水性聚合物，当前已应用于有机工业，生物医学、水的净化处理、食品工业、重金属回收、悬浮物的絮沉。此聚合物具有多种功能官能团，如羧基、氨基、羟基或磺酸基等。利用胺甲基化反应(Mannich反应)即羟甲基反应和接枝反应在阴离子聚丙烯酰胺主链上引入含氨基的基团，当引入的基团为氨基或者其他基团时，就可以提升物质本身的功能性，拓展改性物质的在其他方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术和成本问题，提供一种接枝阴离子聚丙烯酰胺及其制备方法和应用，以聚丙烯酰胺为母体，与配体(对氨基苯甲酸)进行合成反应，能够获得具有较高功能基转化率的接枝阴离子聚丙烯酰胺，该改性聚丙烯酰胺对淀粉有较好的絮凝作用并且对碱性品红具有良好的吸附作用。

为解决上述技术难题，本发明采用以下技术方案：