一种阴离子型高分子絮凝剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精细化工领域，涉及一种污水处理絮凝剂，具体涉及一种阴离子型高 分子絮凝剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业的发展以及人民生活水平的提高，人们对水的质量要求也越来越高，工 业废水和城市污水的排放量也越来越多；同时工业废水污染不仅破坏了生态环境，甚至危 害人体健康;而且水并非是取之不尽，用之不竭的天然资源，它是有限资源。因此，为了防止 因水资源的缺乏给经济带来严重的后果，人类当今面临的最严峻挑战之一是保护和净化已 受污染的水资源。目前国内外普遍使用的一种既经济又简单的水处理方法是絮凝沉降法， 在处理过程中絮凝剂能有效除去水中80%~90%的悬浮物和65%~95%的胶体物质，所以 絮凝剂的开发迫在眉睫。
[0003] 目前，国内外絮凝剂的种类不计其数，但是大多数易受到pH值的影响以及耐盐性 能差，应用受到了一定的限制。一般阴离子型絮凝剂的PH值范围较宽和抗盐性能强，同时阴 离子型高分子型絮凝剂在水中因分子内离子型基团间的相互排斥作用而使其分子的伸展 度较大，从而表现出良好的絮凝性能。此类絮凝剂既可用作污水脱水剂，也可用于炼铁高 炉，铝工业，纸浆造纸等工业的废水处理。由于阴离子型高分子絮凝剂的絮凝性能不容易受 到pH值和共存盐类的影响，因此也常用于矿物悬浮液的沉降分离。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种阴离子型高分子絮凝剂及其制备方法，该絮凝剂具有 合成时间短，产率高，用量少，适用pH值范围宽及耐盐性好等优点。
[0005] 为了实现上述目的，本发明是通过下述技术方案来实现：
[0006] -种阴离子高分子絮凝剂，该絮凝剂结构如下：
[0008] 其中，m= 1 ~400 ;n = 1 ~600。
[0009] -种阴离子高分子絮凝剂的制备方法，将去离子水、螯合剂、链转移剂和对丙烯酰 胺苯甲酸钠加入到反应器中，并调节PH值为5~9后加入丙烯酸乙酯酸钠，通N 2驱除反应器 中的氧气，加入引发剂，然后在20°C~60°C下引发聚合反应3~6h，得到透明粘稠共聚物，冷 却至室温后洗涤、干燥，得到阴离子型高分子絮凝剂；
[0010] 其中，去离子水占去离子水、对丙烯酰胺苯甲酸钠与丙烯酸乙酯酸钠总质量的 25%~50%，丙烯酸乙酯酸钠与对烯酰胺苯甲酸钠的物质的量比为（1~5): 1;螯合剂为去 离子水质量的0.1 %~0.2%，引发剂为去离子水质量的0.1 %~1.0%，链转移剂为去离子 水质量的0.1 %~2 %。
[0011] 所述pH值采用质量分数30%~60%氢氧化钠溶液进行调节。
[0012] 所述通入％的时间为20~40min。
[0013] 所述对丙烯酰胺苯甲酸钠通过以下方法制得:将对氨基苯甲酸加入到乙酸乙酯中 升温到30°C~60°C，搅拌使对氨基苯甲酸溶解并加入缚酸剂后滴加丙烯酰氯，滴加时间为 15~50min;待滴加完毕后在30°C~60°C下恒温反应0.5h~2h，待反应完毕后抽滤除去溶 剂，得到对丙烯酰胺苯甲酸，再用氢氧化钠溶液中和对烯酰胺苯甲酸得到对丙烯酰胺苯甲 酸钠;其中，对氨基苯甲酸、丙烯酰氯和缚酸剂的物质的量比为I: (1~2): (0.5~1.5);对丙 烯酰胺苯甲酸与氢氧化钠的物质的量比为1:1~2。
[0014] 所述的缚酸剂为三乙胺、碳酸钠或氢氧化钠。
[0015] 所述丙烯酸乙酯酸钠是通过以下方法制得:将乙醇酸加入到乙醚中升温至20°C~ 40°C搅拌使其充分溶解并加入缚酸剂，然后滴加丙烯酰氯，滴加时间为15~25min，滴加完 毕后在20°C~45°C下恒温反应Ih~2h;反应完毕后抽滤除去溶剂得到丙烯酸乙酯酸，再用 氢氧化钠中和得到丙烯酸乙酯酸钠;其中，乙醇酸、丙烯酰氯和缚酸剂的物质的量比为1:(1 ~2) :(0.8~1.5);丙烯酸乙酯酸与氢氧化钠的物质的量比为1:1~2。
[0016]所述缚酸剂为三乙胺、氢氧化钠或氢氧化钾。
[0017]所述螯合剂为乙二胺四乙酸、乙酰丙酮或焦磷酸钠。
[0018] 所述链转移剂为异丙醇或甲酸钠;所述引发剂为溴酸钾、亚硫酸钾、过硫酸钾、过 硫酸钠中的一种或多种或偶氮二异丁腈;洗涤具体是采用体积比为(2~4): 1的乙醇、石油 醚的混合物洗涤2~3次。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过酰氯的胺解反应、醇解反 应、共聚反应制得一种阴离子型絮凝剂，该类絮凝剂含有极性基团酯基和酰胺基具有絮凝 作用。对丙烯酰胺苯甲酸钠中有酰胺基团能与污水中的悬浮物发生吸附架桥作用，增大絮 体矾花的尺寸，有利于其快速沉降而达到絮凝作用，羧酸基团属于亲水基团增加了水溶性， 同时羧酸基团带有负电，通过电中和使高分子链与多个胶体颗粒以化学键相结合有利于絮 凝剂分子链的伸展，提高其网捕能力，所以对丙烯酰胺苯甲酸钠属于阴离子絮凝剂。丙烯酸 乙酯酸钠中含有极性基团酯基能在污水中形成氢键从而具有吸附作用，同时含有阴离子羧 基能和污水中的胶体颗粒结合达到沉降效果。对丙烯酰胺苯甲酸钠与丙烯酸乙酯酸钠共聚 和后较一般单一性絮凝剂具有用量少，絮凝快，适用的PH值范围宽及耐盐性好等优点。絮凝 性能实验结果表明：油田废水经本发明的阴离子高分子絮凝剂处理后，色度残余率达 18.14%，C0D去除率83.74%，浊度去除率为88.09%，表明絮凝性能良好。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的合成路线图。
[0021]图2为对丙烯酰胺苯甲酸钠制备工艺流程图。
[0022]图3为丙烯酸乙酯酸钠制备工艺流程图。
[0023]图4为本发明阴离子絮凝剂制备工艺流程图。
[0024]图5为乙醇酸的红外光谱图。
[0025]图6为丙烯酸乙酯酸钠的红外光谱图。
[0026] 图7对氨基苯甲酸的红外光谱图。
[0027] 图8为对丙烯酰胺苯甲酸钠的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0028] 下面通过具体实施例进一步说明本发明实施方式，但并不用于限制本发明的实施 范围。
[0029] 本发明阴离子型高分子絮凝剂的结构式如下：
[0031] 其中，m= 1 ~400 ;n = 1 ~600。
[0032] 上述阴离子型高分子絮凝剂制备方法按以下步骤进行：
[0033] 参见图1，合成方法包括酰胺化反应和共聚反应。
[0034] 1.制备对丙烯酰胺苯甲酸钠，包括以下步骤，其流程如图2所示；
[0035] (1)将对氨基苯甲酸加入到溶剂乙酸乙酯中升温到30~60°C，搅拌使对氨基苯甲 酸充分溶解并加入缚酸剂(三乙胺、氢氧化钠或碳酸钠中的一种），缓慢滴加丙烯酰氯，滴加 时间为15~50min;待滴加完毕后升温至30~60°C恒温反应0.5h~2h，反应完毕后抽滤除去 溶剂，得到对丙烯酰胺苯甲酸;其中，对氨基苯甲酸、丙烯酰氯和缚酸剂的物质的量比为1: (1~2):(0.5~1.5)。
[0036] (2)将步骤（1)得到的对丙烯酰胺苯甲酸用氢氧化钠溶液中和得到对丙烯酰胺苯 甲酸钠，用乙醇纯结晶后得到对烯酰胺苯甲酸酸;其中，对丙烯酰胺苯甲酸与氢氧化钠的物 质的量比为1:1~2。
[0037] 2.制备丙烯酸乙酯酸钠，包括以下步骤，其流程如图3所示；
[0038] (1)将乙醇酸加入到溶剂乙醚中升温至20~40°C搅拌使其充分溶解并加入缚酸剂 (三乙胺、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种），