一种多功能两性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，设及一种污水处理絮凝剂，具体设及一种多功能两性 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W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，尤其是工业废水污染不仅破坏了生态环境，甚至 危害人体健康；因此防治工业废水污染迫在眉睫。
[0003] 工业废水处理过程不仅设及水质净化，也有设备管道的保养问题，传统做法是分 别使用多种水处理剂，运使得后处理很繁琐。另外，随着水质成分越来越复杂，对絮凝剂的 要求也越来越高，单一性絮凝剂已不能满足水处理要求。
[0004] 目前，一些专家已逐渐开展了多功能水处理剂的研究。国外已有兼具絮凝、缓蚀、 阻垢、杀菌等多种功能的水处理剂，但是应用范围窄，适用抑值范围小，水处理流程繁琐， 没有实现大规模推广。由于我国缺乏阳离子单体的生产，使两性高分子有机絮凝剂的发展 受到阻碍。因此，开发多功能两性有机高分子絮凝剂，使研制出的絮凝剂兼具净化、缓蚀、阻 垢、杀菌等多种功能亦是合成有机高分子絮凝剂的一个主要趋势，同时两性型高分子絮凝 剂有很好的水溶性兼具阴、阳离子基团的特点，适用于各种不同性质的废水处理，特别对污 泥脱水，不仅有电性中和，吸附架桥作用而且有分子间的"缠绕"包裹作用，使处理的污泥颗 粒粗大，脱水性好，即使是对不同性质的不同腐败程度的污泥，也能发挥较好的脱水助滤作 用；因此多功能型絮凝剂的研究迫在眉睫，意义重大。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是制备一种多功能两性型高分子絮凝剂的方法，具有产率高，用量 少，絮凝快，缓蚀效果强，适用的抑值范围宽及抗盐性好等优点。
[0006] 为了实现上述目的，本发明是通过下述技术方案来实现：
[0007] 一种多功能两性型高分子絮凝剂，该絮凝剂结构如下：
[0008]
[0009]其中，x=1~30;y = 1~50。
[0010] 一种多功能两性型高分子絮凝剂的制备方法，将去离子水、馨合剂、引发剂、链转 移剂和对丙締酷胺苯横酸加入到反应器中，并调节抑值为7~9后加入曼尼希碱，通成去 除反应器中的氧气后，在20~60°C下引发聚合反应3~化，得到透明共聚物，冷却至室溫， 将透明共聚物洗涂、干燥，得到多功能两性型高分子絮凝剂；其中，去离子水占去离子水、对 丙締酷胺苯横酸与曼尼希碱总质量的15%~40%，对丙締酷胺苯横酸占去离子水、对丙締 酷胺苯横酸与曼尼希碱总质量的20%~50%，曼尼希碱占去离子水、对丙締酷胺苯横酸与 曼尼希碱总质量的20%~50%，馨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] 所述对丙締酷胺苯横酸通过W下方法制得：
[0012] 将对氨基苯横酸加入到締酸中并加入催化剂，揽拌下升溫到30~60°C，冷凝回 流反应2~化，纯化后得到对締酷胺苯横酸；其中，对氨基苯横酸与締酸的物质的量比为 1: (1~3);催化剂为对氨基苯横酸物质的量的0. 1~2%。
[0013] 所述步骤（1)中締酸为丙締酸或α-甲基丙締酸；步骤（1)中的催化剂为DMP或DCC。
[0014] 所述曼尼希碱是通过W下方法制得：
[0015] (1)将不饱和径基醋与缚酸剂按物质的量比1: (0. 5~1. 5)混合后，置于冰水浴 中，揽拌并通NzW驱除水蒸气，然后滴加乙酷氯，滴加溫度为-5~10°C，滴加完毕，在0~ 30°C下冷凝回流反应0. 5~化，制得丙締酸乙酸乙二醋和Ξ乙胺盐酸盐混合物；其中，不饱 和径基醋与乙酷氯的物质的量比1: (1~2);
[0016] 似将丙締酸乙酸乙二醋和Ξ乙胺盐酸盐混合物用乙酸洗涂后，抽滤除去Ξ乙胺 盐酸盐，得到不饱和醋和乙酸的混合物，再于30°C~60°C下蒸馈除去乙酸和多余的乙酷 氯，制得不饱和醋；
[0017] (3)将甲醒溶液与胺混合后加入到溶剂中，然后调节抑值为2~5,揽拌下升溫 至50~80°C，反应0.化~比，继续升溫到60~90°C，滴加不饱和醋，滴加完毕后，在溫度 70~100°C下反应5~化，纯化后得到曼尼希碱；其中，甲醒溶液中甲醒、胺、不饱和醋的物 质的量比为（1~3) : (1~1. 5) :1 ;胺为氨、二乙胺或二乙醇胺；溶剂为乙醇或去离子水。
[0018] 所述步骤（1)中不饱和径基醋为丙締酸径乙醋或α-甲基丙締酸径乙醋。
[0019] 所述步骤（1)中缚酸剂为Ξ乙胺、化晚、氨氧化钢或氨氧化钟。
[0020] 所述步骤（3)中甲醒溶液的质量分数为20 %~50 %。
[0021] 所述的馨合剂为乙二胺四乙酸、乙酷丙酬或焦憐酸钢。
[0022] 所述链转移剂为异丙醇或甲酸钢；引发剂为漠酸钟、亚硫酸钟、过硫酸钟、过硫酸 钢中的一种或多种或偶氮二异下腊；洗涂具体是采用体积比为（2~4) :1的乙醇、丙酬的混 合物洗涂2~3次。
[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过曼尼希反应、酷胺化反应、 共聚反应制得多功能两性型絮凝剂，该类絮凝剂是由曼尼希碱与对丙締酷胺苯横酸聚和而 成，曼尼希碱是WΝ和0原子为活性中屯、的缓蚀剂分子，能与金属原子结合，W吸附膜的形 式覆盖在设备表面同时又属于一类阳离子不饱和醋其含有极性基团醋基具有絮凝作用。对 丙締酷胺苯横酸中有酷胺基团能与污水中的悬浮物发生吸附架桥作用，增大絮体抓花的尺 寸，有利于其快速沉降而达到絮凝作用，横酸基团亲水基团增加了水溶性，同时横酸基团带 有负电，通过电中和使高分子链与多个胶体颗粒W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W对丙締酷胺苯横酸属于阴离子絮凝剂，同时分子中含有苯环大η 键和Η、0原子也使其具有一定的缓蚀性，因此曼尼希碱既具有缓蚀性又具有一定的絮凝 性，对丙締酷胺苯横酸不仅具有絮凝性也具有一定的缓蚀性，其聚和后较一般单一性絮凝 剂具有用量少，絮凝快，缓蚀效果强，适用的抑值范围宽及抗盐性好等优点。絮凝性能实 验结果表明：油田废水经自制的两性高分子絮凝剂处理后，透光率达87. 4%，COD去除率 84. 8%，浊度去除率为88. 5%，絮凝效果达到业内标准；缓蚀性实验结果表明：A3钢片的缓 蚀率达到96. 2%，优于一般缓蚀剂的缓蚀性能。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的合成路线图； 阳0巧]图2为曼尼希碱制备工艺流程图；
[00%] 图3为对丙締酷胺苯横酸制备工艺流程图；
[0027] 图4为本发明多功能絮凝剂工艺流程框图。
[0028] 图5为丙締酸径乙醋、丙締酸乙酸二乙醋和曼尼希碱的红外光谱见图。
[0029] 图6为丙締酸和对丙締酷胺苯横酸的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0030] 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。
[0031] 本发明多功能两性型高分子絮凝剂的结构式如下：
[0032]
[0033] 其中，X= 1 ~30;y= 1 ~50。
[0034] 上述多功能两性型高分子絮凝剂制备方法按W下步骤进行：
[0035] 合成方法包括曼尼希反应、酷胺化反应和共聚反应。
[0036] 1.制备曼尼希碱，包括W下步骤，其流程如图2所示：
[0037] (1)将不饱和径基醋（丙締酸径乙醋、曰-甲基丙締酸径乙醋中的一种）与缚酸剂 (Ξ乙胺、化晚、氨氧化钢或氨氧化钟中的一种）按物质的量比1: (0. 5~1. 5)混合后置于 冰水浴中，揽拌并通入成20~30minW驱除水蒸气，然后按不饱和径基醋与乙酷氯的物质 的量比1: (1~2)将乙酷氯缓慢滴加，滴加溫度为-5~10°C，在10~30min内滴加完毕， 然后在0-30°C下冷凝回流反应0. 5~化，制得丙締酸乙酸乙二醋和Ξ乙胺盐酸盐混合物。 [003引 似将步骤（1)制得的丙締酸乙酸乙二醋和立乙胺盐酸盐混合物用乙酸洗涂2~ 3次，丙締酸乙酸乙二醋和Ξ乙胺盐酸盐混合物与乙酸体积比为1: (3~1)，抽滤除去Ξ乙胺盐酸盐，得到不饱和醋和乙酸的混合物，在30°C~60°C下蒸馈除去乙酸和多余的乙酷 氯，制得不饱和醋。
[0039] 做按甲醒（质量分数20%~50%的甲醒溶液）与胺（氨气、二乙醇胺、二乙胺 的一种）混合加入到溶剂（乙醇、去离子水中的一种）中，用浓盐酸调节pH= 2~5,揽拌 下升溫至50~80°C，反应0.化~比，继续升溫到60~90°C，滴加步骤（2)得到的不饱和 醋，在10~30min内滴加完毕；醒、胺和不饱和醋的物质的量比为（3~1) : (1. 5~1) :1 ; 在溫度70~100°C下反应5~化，制得曼尼希碱粗产品；其中，溶剂的量为甲醒溶液和胺的 体积的30-60%。 W40] (4)将步骤（3)得到的曼尼希碱粗品转到旋转蒸发仪中进行减压馈蒸馈，蒸馈溫 度为30~60°C，真空度为-0. 07~-0. 09MPa，直至无气泡产生为止，最终得到的淡黄色液 体为曼尼希碱和二乙醇胺的混合物；
[0041] (5)将步骤（4)得到曼尼希碱和二乙醇胺的混合物用无水乙酸萃取2~3次后得 到曼尼希碱与乙酸的混合物；
[00创 （6)将步骤妨得到的曼尼希碱与乙酸的混合物在35°C下蒸馈，除去乙酸得到曼 尼希碱。
[0043] 2.制备对丙締酷胺苯横酸，具体包括W下步骤，其流程如图3所示： W44] (1)将对氨基苯横酸加入締酸（丙