专利名称：：一种疏水阳离子高分子絮凝剂及其制备方法及应用的制作方法
技术领域：
：本发明公开了一种疏水阳离子高分子絮凝剂，本发明还公开了一种疏水阳离子高分子絮凝剂的制备方法及其应用。
背景技术：
：絮凝沉淀法是目前用于污泥脱水的主要方法之一，它通过架桥、吸附、缔合等作用使得泥颗粒迅速脱稳沉降，达到快速泥水分离的效果。由于河湖底泥颗粒细小，相对密度小，不易下沉、压实，含水量高而不易脱水，因此在底泥处理过程中必须加入高性能污泥脱水絮凝剂。有机高分子絮凝剂是一种拥有优良絮凝作用的聚合物，相对于无机高分子絮凝剂，具有用量小，絮凝能力强，絮凝速度快等优点，尤其在提高絮体机械强度及其脱水效率方面作用更为突出，因此有机高分子絮凝剂的生产和应用发展很快。有机高分子絮凝剂主要分为阴离子型、阳离子型和两性型，其中阳离子型高分子絮凝剂因其具有高电荷密度、杀菌等特点，对带负电的污泥颗粒有较好的絮凝效果而成为污泥脱水的首选絮凝剂。目前阳离子型高分子絮凝剂的合成主要有甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)等与丙烯酰胺(AM)共聚制备，但市售的阳离子有机絮凝剂因其疏水性不强而不能有效地提高底泥脱水率，导致清淤底泥难以迅速干化，因此需要提高絮凝剂的疏水性，从而提高底泥脱水率。沈一丁等人研究了丙烯酰胺(AM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸十八酯(OA)的共聚合，并用于对造纸废水的絮凝，但是这种聚合物对底泥的絮凝作用非常有限，而甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)具有较高的反应活性，且易制得较高分子量的共聚物，兼具一定的疏水性，所以本发明采用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)作为阳离子单体，实验证明所生成的共聚物对底泥有良好的絮凝效果。陈鸿等人研究了丙烯酰胺(AM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸丁酯(BA)的共聚合，并作为絮凝剂使用，由于十八垸基乙烯基醚的疏水性比丙烯酸十八酯和丙烯酸丁酯更强，且聚合过程中不会产生过度聚合现象，产物也较易溶于水，因此十八烷基乙烯基醚的引入能有效提高底泥脱水率。
发明内容本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种污泥脱水率较好的疏水阳离子高分子絮凝剂。本发明的另一目的是提供一种疏水阳离子高分子絮凝剂的制备方法。本发明的还有一目的是提供一种疏水阳离子高分子絮凝剂在含泥污水絮凝脱水中的应用。按照本发明提供的技术方案，所述疏水阳离子高分子絮凝剂具有以下结构<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>所述疏水阳离子高分子絮凝剂的固含量为20%~30%，特性粘度为380~700cm3g"，阳离子度为10%~40%。上述疏水阳离子高分子絮凝剂制备方法包含如下步骤a、称取摩尔比为(89.5~56.5):(10~40):(0.5~3.5)的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八烷基乙烯基醚备用，所述三种物质总量计为总单体量；b、将步骤a称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入反应容器中，再加入占总单体量0.5%~21%的尿素及占总单体量6%~71%的阳离子表面活性剂，最后加入去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解，去离子水的加入量与总单体量重量比为(70~80):(20-30);c、将步骤b的混合溶液升温至3035'C，再在反应容器中加入占总单体量0.5。/。3.5mol。/。的十八烷基乙烯基醚并搅拌均匀；d、在步骤c的反应容器中加入占总单体量的0.2y。0.5wt。/。的引发剂，保温至3035'C进行聚合反应，3-6h后得到半透明或乳白色的胶状产物；e、产物倒入丙酮中，使其沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。所述引发剂为过硫酸铵、亚硫酸氢钠质量比为2:1的混合物。所述的疏水高分子絮凝剂在含泥污水絮凝脱水中的应用。本发明的疏水阳离子高分子絮凝剂与现有技术对比有如下优点本发明制备的疏水阳离子高分子絮凝剂是在传统的阳离子聚丙烯酰胺的分子结构中引入长链疏水基团，具有传统阳离子聚丙烯酰胺分子量高、吸附架桥能力强、絮凝效果好、使用范围广等优点的同时，兼具疏水性强，脱水率高等特点。本发明采用简单的制备工艺，具有经济、适用等特点。制备的聚合物在给水、废水处理、石油开采、清淤疏浚、采矿、日用化工等领域都有较广泛的用途，对于底泥的絮凝脱水效果尤为显著。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1:将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、尿素、去离子水加入四口烧瓶中，搅拌升温并加入十八垸基乙烯基醚，强烈搅拌后加入引发剂(过硫酸铵、亚硫酸氢钠的质量比为2:1的混合物)，保温反应4小时制备出疏水阳离子高分子絮凝剂，参加反应的的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八烷基乙烯基醚总量记为总单体量，其中丙烯酰胺含量占总单体量的89.5mol%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵含量占总单体量的10mo1。/。，十六烷基三甲基溴化铵含量占总单体量的6wt。/c，尿素含量占总单体量的2wt。/。，总单体量与去离子水的重量比为20:80，十八垸基乙烯基醚含量占总单体量的0.5mol°/。，引发剂含量占总单体量的0.2wt%,产品以NUM1表示。具体制备方法如下(1)、将15.90g丙烯酰胺、5.19g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.37g十八烷基乙烯基醚备用，所述三种物质总量计为总单体量；(2)、将步骤(1)称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入四口烧瓶中，再加入0.43g尿素及1.29g的十六烷基三甲基溴化铵加入四口烧瓶中，最后加入86g去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解;P)、将步骤(2)的四口烧瓶置于水浴中使四口烧瓶内混合反应液升温至35°C，加入0.37g十八烷基乙烯基醚，强烈搅拌20分钟；(4)、在步骤(3)的四口烧瓶中加入引发剂0.042g(过硫酸铵0.028g、亚硫酸氢钠0.014g的混合物)，保温至35'C进行聚合反应，反应4小时后停止，得到半透明或乳白色的胶状产物；(5)、步骤(4)得到半透明或乳白色的胶状产物，用丙酮沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，乙醇抽提后为白色固体，固含量为20%，特性粘度为700cm3'g—1，阳离子度为10%，溶解时间为30分钟，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。实施例2:将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、尿素、去离子水加入四口烧瓶中，搅拌升温并加入丙烯酸十八酯，强烈搅拌后加入引发剂(过硫酸铵、亚硫酸氢钠的质量比为2:1的混合物)，保温反应4小时制备出疏水阳离子高分子絮凝剂，参加反应的的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八烷基乙烯基醚总量记为总单体量，其中丙烯酰胺含量占总单体量的86.5mol%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵含量占总单体量的10moP/。，十六垸基三甲基溴化铵含量占总单体量的6wt。/。，尿素含量占总单体量的2wt。/。，总单体量与去离子水的重量比为20:80,十八垸基乙烯基醚含量占总单体量的3.5molc/。，引发剂含量占总单体量的0.2wtW，产品以NUM2表示。具体制备方法如下(1)、将15.37g丙烯酰胺、5.19g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.37g十八烷基乙烯基醚备用，所述三种物质总量计为总单体量；(2)、将步骤(1)称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入四口烧瓶中，再加入0.46g尿素及1.39g的十六烷基三甲基溴化铵加入四口烧瓶中，最后加入93g去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解；(3)、将步骤(2)的四口烧瓶置于水浴中使四口烧瓶内混合反应液升温至3厂C，加入2.59g十八垸基乙烯基醚，强烈搅拌20分钟；(4)、在步骤(3)的四口烧瓶中加入引发剂0.045g(过硫酸铵0.030g、亚硫酸氢钠o.oi5g的混合物)，保温至3rc进行聚合反应，反应4小时后停止，得到半透明或乳白色的胶状产物；(5)、步骤(4)得到半透明或乳白色的胶状产物，用丙酮沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，乙醇抽提后为白色固体，固含量为20%，特性粘度为558cm3'g'1，阳离子度为10%，溶解时间为70分钟，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。实施例3:将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十六垸基三甲基溴化铵、尿素、去离子水加入四口烧瓶中，搅拌升温并加入丙烯酸十八酯，强烈搅拌后加入引发剂(过硫酸铵、亚硫酸氢钠的质量比为2:1的混合物)，保温反应4小时制备出疏水阳离子高分子絮凝剂，参加反应的的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八烷基乙烯基醚总量记为总单体量，其中丙烯酰胺含量占总单体量的56.5mol%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵含量占总单体量的40moP/。，十六垸基三甲基溴化铵含量占总单体量的6wt。/。，尿素含量占总单体量的2wt。/。，总单体量与去离子水的重量比为20:80，十八烷基乙烯基醚含量占总单体量的3.5moin/。，引发剂含量占总单体量的0.2wt。/。，产品以NUM3表示。具体制备方法如下(1)、将10.04g丙烯酰胺、20.77g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.37g十八垸基乙烯基醚备用，所述三种物质总量计为总单体量；(2)、将步骤(1)称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入四口烧瓶中，再加入0.67g尿素及2.00g的十六烷基三甲基溴化铵加入四口烧瓶中，最后加入134g去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解；(3)、将步骤(2)的四口烧瓶置于水浴中使四口烧瓶内混合反应液升温至3(TC，加入2.59g十八垸基乙烯基醚，强烈搅拌20分钟；(4)、在步骤(3)的四口烧瓶中加入引发剂0.066g(过硫酸铵0.044g、亚硫酸氢钠0.022g的混合物)，保温至3(TC进行聚合反应，反应4小时后停止，得到半透明或乳白色的胶状产物；(5)、步骤(4)得到半透明或乳白色的胶状产物，用丙酮沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，乙醇抽提后为白色固体，固含量为20%，特性粘度为380cm3g"，阳离子度为40%，溶解时间为50分钟，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。实施例4:将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、尿素、去离子水加入四口烧瓶中，搅拌升温并加入十八烷基乙烯基醚，强烈搅拌后加入引发剂(过硫酸铵、亚硫酸氢钠的质量比为2:1的混合物)，保温反应4小时制备出疏水阳离子高分子絮凝剂，参加反应的的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八烷基乙烯基醚总量记为总单体量，其中丙烯酰胺含量占总单体量的86.5mol%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵含量占总单体量的10mo1。/。，十六烷基三甲基溴化铵含量占总单体量的6wt。/。，尿素含量占总单体量的2wt。/。，总单体量与去离子水的重量比为30:70，十八垸基乙烯基醚含量占总单体量的3.5mol%，引发剂含量占总单体量的0.2wt%，产品以NUM4表示。具体制备方法如下(1)、将15.37g丙烯酰胺、5.19g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.37g十八烷基乙烯基醚备用，所述三种物质总量计为总单体量；(2)、将步骤(1)称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入四口烧瓶中，再加入0.46g尿素及1.39g的十六垸基三甲基溴化铵加入四口烧瓶中，最后加入54g去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解；(3)、将步骤(2)的四口烧瓶置于水浴中使四口烧瓶内混合反应液升温至30'C，加入2.59g十八烷基乙烯基醚，强烈搅拌20分钟；(4)、在步骤(3)的四口烧瓶中加入引发剂0.045g(过硫酸铵0.030g、亚硫酸氢钠0.015g的混合物)，保温至3(TC进行聚合反应，反应4小时后停止，得到半透明或乳白色的胶状产物；(5)、步骤(4)得到半透明或乳白色的胶状产物，用丙酮沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，乙醇抽提后为白色固体，固含量为30%，特性粘度为410cm3g"，阳离子度为10%，溶解时间为40分钟，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。实施例5:将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、尿素、去离子水加入四口烧瓶中，搅拌升温并加入十八烷基乙烯基醚，强烈搅拌后加入引发剂(过硫酸铵、亚硫酸氢钠的质量比为2:1的混合物)，保温反应4小时制备出疏水阳离子高分子絮凝剂，参加反应的的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八烷基乙烯基醚总量记为总单体量，其中丙烯酰胺含量占总单体量的86.5mol%，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵含量占总单体量的10mo1。/。，十六烷基三甲基溴化铵含量占总单体量的6wt。/。，尿素含量占总单体量的2wt。/。，总单体量与去离子水的重量比为20:80，十八烷基乙烯基醚含量占总单体量的3.5mol%，引发剂含量占总单体量的0.5wt%,产品以NUM5表示。具体制备方法如下(1)、将15.37g丙烯酰胺、5.19g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和0.37g十八烷基乙烯基醚备用，所述三种物质总量计为总单体量；(2)、将步骤(1)称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入四口烧瓶中，再加入0.46g尿素及1.39g的十六烷基三甲基溴化铵加入四口烧瓶中，最后加入93g去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解；(3)、将步骤(2)的四口烧瓶置于水浴中使四口烧瓶内混合反应液升温至3(TC，加入2.59g十八垸基乙烯基醚，强烈搅拌20分钟；(4)、在步骤(3)的四口烧瓶中加入引发剂0.117g(过硫酸铵0.078g、亚硫酸氢钠0.039g的混合物)，保温至30'C进行聚合反应，反应4小时后停止，得到半透明或乳白色的胶状产物；(5)、步骤(4)得到半透明或乳白色的胶状产物，用丙酮沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，乙醇抽提后为白色固体，固含量为20%，特性粘度为543cm3"g'1，阳离子度为10%,溶解时间为100分钟，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。本发明制备的疏水阳离子高分子絮凝剂可作为一种新型的污泥脱水剂广泛用于河、湖底泥的絮凝脱水，下面用应用实例来阐述具体的应用效果。应用实例将上述合成的疏水阳离子高分子絮凝剂用于太湖月亮湾底泥的絮凝脱水处理，并与市售的阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)、聚二甲基二稀丙基氯化铵(PDMDAAC)进行对比，处理结果见表l。表l本发明的疏水型阳离子聚丙烯酰胺及对照对太湖月亮湾底泥的絮凝脱水处理效果比较<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从以上结果可知疏水阳离子型三元共聚物对底泥的脱水效果要好于市售的CPAM、PDMDAAC。权利要求1、一种疏水阳离子高分子絮凝剂，其特征是该疏水阳离子高分子絮凝剂具有以下结构2、权利要求1所述的疏水阳离子高分子絮凝剂制备方法包含如下步骤:a、称取摩尔比为(89.5~56.5):(10~40):(0.5~3.5)的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八垸基乙烯基醚备用，所述三种物质总量计为总单体量；b、将步骤a称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入反应容器中，再加入占总单体量0.5。/。2wt。/。的尿素及占总单体量6%~7\^%的阳离子表面活性剂，最后加入去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解，去离子水的加入量与总单体量重量比为(70-80):(20~30);c、将步骤b的混合溶液升温至3035'C，再在反应容器中加入占总单体量0.5°/。~3.511101%的十八烷基乙烯基醚并搅拌均匀；d、在步骤c的反应容器中加入占总单体量的0.2。/。0.5wt。/。的引发剂，保温至3035X:进行聚合反应，3-6h后得到半透明或乳白色的胶状产物；e、产物倒入丙酮中，使其沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。3、根据权利要求2所述的疏水阳离子高分子絮凝剂制备方法，其特征是，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。4、根据权利要求2所述的疏水阳离子高分子絮凝剂制备方法，其特征是，所述引发剂为过硫酸铵、亚硫酸氢钠质量比为2:1的混合物。5、权利要求1所述的疏水高分子絮凝剂的用途，其特征是，所述的疏水高分子絮凝剂在含泥污水絮凝脱水中的应用。全文摘要本发明公开了一种疏水阳离子高分子絮凝剂及其制备方法与应用，将摩尔比为(89.5～56.5)∶(10～40)∶(0.5～3.5)的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与十八烷基乙烯基醚加入反应容器中，再加入尿素阳离子表面活性剂，最后加入去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物料溶解，将混合溶液升温至30～35℃，再在反应容器中加入十八烷基乙烯基醚并搅拌均匀，再在反应容器中加入引发剂，保温至30～35℃进行聚合反应，3～6h后得到半透明或乳白色的胶状产物，产物倒入丙酮中，使其沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h，即得到疏水阳离子高分子絮凝剂。本发明制备工艺简单，对于底泥的絮凝脱水效果尤为显著。文档编号C02F11/14GK101618937SQ20091018203公开日2010年1月6日申请日期2009年7月30日优先权日2009年7月30日发明者吕志刚,斌沈,陈洪龄申请人:江苏江达生态科技有限公司