[发明专利]水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用，特点是由聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺、阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N‑乙烯胺基甲酰胺、水、催化剂即N‑羟基琥珀酰亚胺、1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐、氢氧化钠及乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐制备水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂，并将水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂用于处理染料合成或染整过程中排放出的染料废水及艺术涂料废水。其具有捕集能力强，沉降速度快，能处理络合重金属离子，能在数秒内捕获阴离子染料分子及络合型重金属离子，快速生长成大的沉降颗粒，实现分离染料的目的，操作简便，处理成本低，适应性强等优点。

技术领域

本发明属于水处理技术及高分子功能材料领域，具体涉及一种三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用，其主要在染料合成或染整过程中排放出的染料废水及艺术涂料废水中应用，能实现同时除去染料废水的阴离子染料分子及络合型重金属离子。

背景技术

传统的废水处理方法有物化法、化学混凝法、物理吸附法、生化法、电化学法等。化学混凝法是在染料废水中加入混凝剂，使污染物形成胶粒，通过混凝沉淀或气浮，从而去除废水中的污染物。混凝沉淀法是实际应用中最广泛的。混凝法能同时去除染料污染物和其他的大分子悬浮污染物。对废水的处理效果主要取决于混凝剂的结构性质。目前使用的混凝剂主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂。无机混凝剂主要以铝盐和铁盐为主，对以胶体或悬浮态存在于废水中的染料有较好的混凝效果，但是对于水溶性染料中分子量较小的，混凝效果则比较差。有机高分子混凝剂分子量大，溶入水中后分散为巨大数量的线性分子，对水中的胶体悬浮粒子的吸附架桥能力强。有机高分子混凝剂性质稳定，残渣少，对pH值要求较宽，其中最有代表性的就是聚丙烯酰胺。但聚丙烯酰胺化学结构较为单一，存在着对染料分子捕捉能力较差，沉降速度较慢，无法处理络合型重金属离子等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂及其制备方法及其应用，捕集能力强，沉降速度快，能处理络合重金属离子，能在数秒内捕获阴离子染料分子及络合型重金属离子，快速生长成大的沉降颗粒，实现分离染料的目的，操作简便，处理成本低，适应性强。

为了达到上述目的，本发明的水溶性三元螯合聚合物分子刷阴离子染料捕捉剂的技术方案是这样实现的，其特征在于包括1～10份的聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）、20～100份的阳离子型高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）、5～30份的功能高分子侧链前驱体聚合物末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）、100～500份的水、1～5份的催化剂即N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1～5份的1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺碘甲烷盐(EDC·CH₃I)、1～10份的氢氧化钠及20～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD）；以上均为质量份数。

在本技术方案中，所述聚合物主链聚羟乙基丙烯酰胺（PHEMAA）通过普通自由基聚合或可控活性聚合法合成PHEMAA聚合物主链；

所述阳离子型高分子前驱体聚合物PDMC-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合法合成末端含羧基的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC-COOH）聚合物；

所述功能高分子侧链前驱体聚合物PNVF-COOH主要采用偶氮二氰基戊酸为引发剂通过普通自由基聚合合成末端含羧基的聚N-乙烯胺基甲酰胺（PNVF-COOH）聚合物；

所述乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD）的合成方法是：将40～80份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸和40～80份的乙酸酐溶解于50～100份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐。