本发明涉及一种阳离子絮凝剂制备方法，具体涉及一种聚丙烯酰胺的光引发合成方法，更具体涉及一种聚丙烯酰胺的日光下聚合方法。
背景技术：
阳离子型聚丙烯酰胺（PHP）类絮凝剂以其优异的性能和环境友好而广泛应用于污水处理。PHP兼具絮凝、增稠、降阻性、分散性等性能，广泛应用于采油、选矿、洗煤、冶金、化工、造纸、环保等性能。尤其在制药行业医药废水处理中有不可替代的作用。
聚丙烯酰胺的合成方法有：水溶液均相聚合、分散相聚合、光引发聚合等，一般采用化学引发剂引发聚合，其工艺成熟，已有30多年的生产历史。但这些方法也有缺陷，主要是产品质量欠稳定，且生产成本较高等，影响了PHP作为絮凝剂在环保方面的广泛使用。
光聚合法合成阳离子聚丙烯酰胺具有合成过程对环境无污染，合成方式环保节能，合成的实验条件简单，过程易操作，生产成本低等优点。与化学引发体系或复合引发体系相比，在保证一定的特性粘数的同时，更能提高聚合物的阳离子度，从而发挥其阳离子聚丙烯酰胺在污水处理中的优良特性。
目前常用紫外光聚合存在安全性差、成本高等问题，而可见光则可以解决上述问题，本专利选用在400-760nm有较好吸收的光引发剂784，在日光下合成阳离子絮凝剂。
技术实现要素：
为解决紫外光引发聚合存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种可见光阳离子絮凝剂的合成方法，该方法过程易操作，大大降低生产成本。
为达到上述目的，本发明提供了一种阳离子絮凝剂，该阳离子絮凝剂通过将丙烯酰胺、阳离子单体、疏水性单体、光引发剂784和助剂在日光的作用下进行聚合反应得到；以质量分数计的如下组分：
丙烯酰胺 100重量份
阳离子单体 50～500重量份
疏水性单体 10～100重量份
光引发剂784 1～10重量份
助剂 5～20 重量份
所述阳离子单体包括丙烯酰氧乙基烷基季铵盐和/或烯丙基烷基季铵盐中的一种或几种的组合；
所述疏水性单体包括苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙酸酯、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酸酯类中的一种或几种的组合；
所述助剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过硫酸盐中的一种或几种组合。
光引发剂784（四氟二苯基二茂钛）具有很宽的吸收范围，其有效吸收峰值为390,460nm，一直吸收至500nm左右，感光范围宽，并可用于可见光光固化体系，并具有光漂白作用。既可用于浅色体系，又可用于深色体系，因而可用于UV涂料、UV油墨、UV粘合剂、光致抗蚀剂、光聚合印版、复合材料、牙齿填充料等。可单独使用或与其他光引发剂配合使用。基于784的以上特点，本发明方法中的光引发剂选用784（四氟二苯基二茂钛）。
在上述阳离子絮凝剂中，优选地，所述丙烯酰氧乙基烷基季铵盐包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基溴化铵中的一种或几种的组合。
在上述阳离子絮凝剂中，优选地，所述烯丙基烷基季铵盐包括烯丙基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基溴化铵、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、十二烷基二甲基烯丙基溴化铵、十四烷基二甲基烯丙基氯化铵、十四烷基二甲基烯丙基溴化铵、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、十六烷基二甲基烯丙基溴化铵、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、十八烷基二甲基烯丙基溴化铵中的一种或几种的组合。
本发明提供了一种上述阳离子絮凝剂的制备方法，该方法包括将丙烯酰胺和反应单体在光引发剂784和助剂的作用下，在日光下聚合，反应时间为4-12h。
在上述制备方法中，优选地，所述光引发聚合反应包括以下步骤：
步骤一、在一透明反应容器中加入丙烯酰胺、阳离子单体和疏水性单体，加入溶剂配成所需浓度的溶液，其中丙烯酰胺和阳离子单体的加入比例为1：0.5～1：5。
步骤二、在透明反应容器中分批次加入一定量的助剂与光引发剂784，并充入氮气30min以上，驱氧后密封保存。
步骤三、将装有丙烯酰胺、阳离子单体、疏水性单体、光引发剂和助剂的透明反应容器放置在日光下反应4-12h，得到阳离子絮凝剂，该絮凝剂的含固量为20～60%。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过在日光下合成阳离子絮凝剂，简化了反应条件的控制，过程易操作，大大降低了絮凝剂合成成本。在保证一定的特性粘数的同时，更能提高聚合物的阳离子度，从而发挥其阳离子聚丙烯酰胺在污水处理中的优良特性。
（2）本发明提供的阳离子絮凝剂不仅含有大量的阳离子基团，而且含有大量的疏水基团，阳离子基团能够通过静电吸引作用将带有大量阴离子的物质（例如活性染料和酸性染料）吸附下来，而疏水性基团能够通过疏水缔合作用将不带电或带少量阴离子的有机物快速聚集为不溶性的絮体；因此与传统的阳离子絮凝剂相比，本发明提供的阳离子絮凝剂不仅絮凝速度快，而且絮凝效果更为彻底。
附图说明
图1是阳离子絮凝剂的合成过程。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
（一）阳离子絮凝剂的制备
实施例1
本实施例提供了一种阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂的原料组成如表1所示。
表1阳离子絮凝剂的原料组成
该阳离子絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
向三口烧瓶中加入80ml乙醇和所有单体（丙烯酰胺、疏水性单体和阳离子单体），搅拌混合均匀，并加入0.9g光引发剂784和0.2g偶氮二异丁腈,充入氮气30min后密封，在日光下反应12h。反应结束后得到阳离子絮凝剂。
实施例2
本实施例提供了一种阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂的原料组成如表2所示。
表2阳离子絮凝剂的原料组成
该阳离子絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
向三口烧瓶中加入80ml乙醇和所有单体（丙烯酰胺、疏水性单体和阳离子单体），搅拌混合均匀，并加入0.9g光引发剂784和0.5g过氧化苯甲酰,充入氮气30min后密封，在日光下反应12h。反应结束后得到阳离子絮凝剂。
实施例3
本实施例提供了一种阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂的原料组成如表3所示。
表3阳离子絮凝剂的原料组成
该阳离子絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
向三口烧瓶中加入80ml乙醇、20g丙烯酰胺、10g十四烷基二甲基烯丙基氯化铵、40g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、12g醋酸乙烯酯、8g丙烯酸正辛酯，搅拌混合均匀，并加入0.7g光引发剂784和0.2g偶氮二异丁基脒盐酸盐和0.2g过硫酸钾,充入氮气30min后密封，在日光下反应12h。反应结束后得到阳离子絮凝剂。
实施例4
本实施例提供了一种阳离子絮凝剂。该阳离子絮凝剂的原料组成如表4所示。
表4阳离子絮凝剂的原料组成
该阳离子絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
向三口烧瓶中加入80ml乙醇、20g丙烯酰胺、25g二甲基二烯丙基氯化铵、20g十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、7g丙烯酸正丁酯、10g丙烯酸甲酯、4g丙烯酸正丙酯，搅拌混合均匀，并加入1.2g光引发剂784、0.3g偶氮二异丁基脒盐酸盐和0.2g，亚硫酸钠，充入氮气30min后密封，在日光下反应12h。反应结束后得到阳离子絮凝剂。
（二）阳离子絮凝剂的絮凝效果测试：
测试方法：取天方药业股份有限公司的发酵废水：外光淡黄色，有灰白色悬浮物存在，有刺鼻的恶臭，整个水体有一定的粘度。将实施例1-4提供的阳离子絮凝剂分别投入到发酵废水中进行絮凝脱色处理。并用国标方法测试絮凝剂絮凝沉淀前后废水溶液的浊度和COD含量。配置一定量的聚丙烯酰胺溶液（PAM）同样投入到发酵废水中，作为对比。其结果如表5所示。
从表5的实验结果表明，本发明的阳离子絮凝剂和普通絮凝剂PAM对只要废水浊度都有很高的去除率，但是PAM对废水中的COD基本没有去除率，本发明的阳离子絮凝剂对COD有良好的去除效果。