聚合物溶解系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及聚合物溶解系统的开发和使用以及溶解聚合物的方法。
【背景技术】
[0002] 可将絮凝剂聚合物溶解于水中以形成活化溶液。活化溶液可用于多种系统，例如 用于处理废水。然而，聚合物的起始材料通常难以处理。例如，溶解起始材料可能很耗时。 此外，起始材料可以是包含粘性颗粒或粘合颗粒的湿凝胶形式，这可能是难以处理的。即使 溶解，聚合物也会经受不期望的剪切降解或断裂降解。因此，需要开发可将聚合物快速且有 效地溶解于水中，而基本不引起剪切降解的聚合物溶解系统。
【发明内容】
[0003] 本公开涉及聚合物溶解系统，其包括混合罐、粗滤器和栗。混合罐配置为接收聚合 物、水和入口流，以形成包含溶胀聚合物的聚合物溶液并将聚合物溶液排出。所述粗滤器配 置为接收所述聚合物溶液，并通过所述粗滤器抽取至少一部分溶胀聚合物而基本不引起剪 切降解，从而形成所得溶液，其中使所述溶胀聚合物至少部分地溶解。所述栗配置为接收所 得溶液，并将所得溶液返回到入口流。在一些实施方案中，所述粗滤器和栗共同配合以将所 得溶液的粘度基本保持在预定范围内。
[0004] 本公开还涉及粗滤器，其包括第一导管、从第一导管分出的第二导管以及在第二 导管中的筛网。所述筛网包括尺寸使得高分子量聚合物能够通过而基本不引起剪切降解的 孔。
[0005] 本公开还涉及溶解高分子量聚合物的方法。所述方法包括供应高分子量聚合物、 水和入口流。形成包含溶胀聚合物的聚合物溶液。通过粗滤器抽取至少一部分溶胀聚合物 而基本不引起剪切降解，从而形成所得溶液。将所得溶液返回到入口流。
[0006] 通过考虑详细的描述和附图，本发明的另一些方面将变得明显。
【附图说明】
[0007]图1.根据本发明的一个实施方案的聚合物溶解系统的示意图，其示出了与混合 罐和栗流体连通的粗滤器。
[0008] 图2.图1的粗滤器的局部放大透视图。
[0009] 图3.描绘2839升批量大小的10摩尔％阳离子湿聚合物的溶解时间的图。
[0010] 图4.描绘379升批量大小的50摩尔％阳离子湿聚合物的溶解时间的图。
[0011] 详细说明
[0012] 本文描述了包括与混合罐和栗流体连通的粗滤器的聚合物溶解系统。该系统有利 于在不引起剪切降解的情况下制备用作絮凝剂的水溶性干聚合物之高度活化溶液。所述粗 滤器包括：第一导管、从第一导管分出的第二导管以及在第二导管中的筛网。所述筛网包括 尺寸使得高分子量聚合物能够通过而基本不引起剪切降解的孔。所述粗滤器配置为接收聚 合物溶液，并抽取至少一部分来自聚合物溶液的聚合物，从而形成所得溶液。将所得溶液返 回到聚合物溶解系统的入口流。所述粗滤器和栗共同配合以将所得溶液的粘度基本保持在 预定范围内。
[0013] 聚合物溶解系统可使用湿凝胶作为絮凝剂或粘化剂。与干聚合物粉末相比，湿凝 胶一般成本较低，因为干聚合物粉末通常在用于干燥、研磨和筛分的生产中需要额外的设 备。然而，湿凝胶可包括粘性聚合物颗粒，因此可能难以处理。湿凝胶中的粘性聚合物颗粒 可以测量的最长尺寸高达约1〇_。可将包括这样的颗粒的湿凝胶缓慢溶解于水中。在聚合 物溶解系统中，当聚合物颗粒通过粗滤器时，将其至少部分地解开、展开或膨胀。因此，聚合 物溶解使得湿凝胶快速且有效地溶解而基本不引起剪切降解。
[0014] 1?定义
[0015] 本文所使用的术语仅是为了描述具体实施方案的目的，而不旨在进行限制。除非 上下文另有明确指示，否则在说明书和所附权利要求书中使用的单数形式"一个"，"一种" 和"所述"包括复数的指代内容。
[0016] 如本文所使用的"共聚物"可意指衍生自两个或更多个结构单元或单体物质的聚 合物，而不是仅衍生自一个结构单元或单体的均聚物。
[0017] 对于本文数值范围的列举，明确地包括具有相同精确度的介于其间的各数字。例 如，对于6至9的范围，除了 6和9外还包括数字7和8,而对于6. 0至7. 0的范围，明确地 包括数字 6. 0、6. 1、6. 2、6. 3、6. 4、6. 5、6. 6、6. 7、6. 8、6. 9 和 7. 0。
[0018] 2?聚合物溶解系统
[0019] 本发明涉及聚合物溶解系统，其将聚合物快速地溶解于完全活化的溶液中同时防 止这些聚合物的剪切降解。图1示出了聚合物溶解系统10,其包括混合罐或容器20、粗滤 器30和栗40。混合罐20包括腔体24并且将其配置为在其中接收聚合物和水。所述聚合 物包括干聚合物粉末（例如，含有不超过15%的水）和湿凝胶或水合固体凝胶（例如，含有 约15%至约80%的水）中的至少一种。在一些实施方案中，聚合物由水溶性单体通过自由 基聚合来产生。所述单体可包括但不限于：丙烯酰胺、丙烯酸（及丙烯酸的盐）、2_丙烯酰 胺-2-甲基丙烷-1-磺酸钠和2-(丙烯酰氧基）-N，N，N-三甲基氯化乙铵以制备阴离子水 溶性聚合物、阳离子水溶性聚合物和非离子水溶性聚合物。在另一些实施方案中，聚合物可 由其他材料以其他方式来产生。
[0020] 干聚合物粉末可溶于水中。在一些实施方案中，干聚合物粉末颗粒可以测量的最 长尺寸不超过约2. 0mm、不超过约1. 9mm、不超过约1. 8mm、不超过约1. 7mm、不超过约1. 6mm、 不超过约1. 5mm、不超过约1. 4mm、不超过约1. 3mm、不超过约1. 2mm、不超过约1. 1mm、不 超过约1. 〇mm、不超过约0? 9mm、不超过约0? 8mm、不超过约0? 8mm、不超过约0? 7mm、不超过 约0? 6mm、不超过约0? 5mm、不超过约0? 4mm、不超过约0? 3mm、不超过约0? 2mm或不超过约 0. lmm〇
[0021] 湿凝胶可包括粘性颗粒或粘合颗粒，其测量的最长尺寸高达约20mm。在一些实 施方案中，聚合物中的粘性颗粒测量的最长尺寸高达约1_、高达约2_、高达约3_、高达 约4mm、高达约5mm、高达约6mm、高达约7mm、高达约8mm、高达约9mm、高达约10mm、高达约 11mm、高达约12mm、高达约13mm、高达约14mm、高达多约15mm、高达约16mm、高达约17mm、高 达约18mm、高达约19mm或高达约20mm。这包括最长尺寸为约6mm至约7mm或者约7mm至 约8mm的聚合物颗粒大小。
[0022] 增加的分子质量可提高絮凝过程的效率。因此，在一些实施方案中，聚合物具有高 的平均分子量。在一些实施方案中，聚合物的平均分子量可以为至少约1〇〇万、至少约200 万、至少约300万、至少约300万、至少约400万、至少约500万、至少约600万、至少约700 万、至少约800万、至少约900万、至少约1000万、至少约1100万、至少约1200万、至少约 1300万、至少约1400万、至少约1500万或至少约1600万。这包括约600万至为约1800 万、约1000万至约1700万和约1400万至1600万的聚合物平均分子量。
[0023] 在所示的实施方案中，经过进料器或进料斗50将聚合物供应到混合罐20中。进 料器50可包括漏斗。然而，在另一些实施方案中，可经过其他机械装置将聚合物供应到混 合罐20中。此外，混合罐20接收入口流60,并形成包含溶胀聚合物的聚合物溶液（未示 出）。在所示的实施方案中，系统10包括在混合罐20中的搅拌器或螺杆70。搅拌器70包 括叶片74,并将其配置为在混合罐20中适当地混合、搅拌或分散聚合物。在聚合物包含长 链分子的情况下，过度的搅动可能不期望地使聚合物的分子键断裂。因此，在一些实施方案 中，搅拌器70配置为以合适的速率混合聚合物而基本不会使聚合物的分子键断裂。在一些 实施方案中，可在搅拌器70和混合罐20之间使用喷射器（未示出）以改善颗粒分散。
[0024] 将聚合物溶液从混合罐20 (例如从罐20的底部或底侧）排出。如本文所使用的 术语"顶部"、"底部"、"前"、"后"、"侧"以及其他方向术语并不旨在要求任何特定方向，而只 是用于描述的目的。在粗滤器30中接收从混合罐20排出的聚合物溶液。粗滤器30抽取、 挤压或抽动至少一部分溶胀聚合物经过其中而基本不引起剪切降解，从而形成所得溶液。
[0025] 栗40配置为接收所得溶液，并将所得溶液返回到入口流60。在一些实施方案中， 栗40使聚合物贫溶液再循环至罐20的顶部。因此，从罐20的底部至罐20的顶部产生流 动环路。在所示的实施方案中，栗40包括