公布日：2023.02.03
申請日：2022.10.31
分類號：C08F220/60(2006.01)I;C08F220/34(2006.01)I;C08F220/56(2006.01)I;C08F2/18(2006.01)I;C02F11/147(2019.01)I
摘要
本發明提供了一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法,包括：S1：水相制備：將丙烯酰胺固體用水溶解，加入陽離子型酯類聚合單體、陽離子型酰胺類聚合單體，在40-45℃下混合得到水溶液；準備引發劑加入到上述單體水溶液混合均勻，制備得到水相；油相制備：在反應容器中，加入表面活性劑山梨糖醇酐單硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和引發劑偶氮二異丁腈，以及環己烷和/或甲基環己烷，制備出油相；S2：聚合反應以及S3：后處理：反應結束后將產品濾干，在烘箱中干燥，得到陽離子聚電解質型污泥脫水劑。本發明具有制備方法安全、簡單、成本低廉以及儲存、運輸方便，降解過程中不產生丙烯酰胺，不造成二次污染的優點。
權利要求書
1.一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：S1：水相制備：將丙烯酰胺固體用水溶解，加入陽離子型酯類聚合單體、陽離子型酰胺類聚合單體，在40-45℃下混合得到水溶液；準備引發劑加入到上述單體水溶液混合均勻，制備得到水相；所述引發劑為過硫酸銨、2,2’-偶氮二異丁基醚二鹽酸鹽以及偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽中的一種或多種；油相制備：在裝有攪拌器、冷凝管和氮氣導管的反應容器中，加入表面活性劑山梨糖醇酐單硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和引發劑偶氮二異丁腈，以及體積是所述水相體積的1-3倍的環己烷和/或甲基環己烷，制備出油相；S2：聚合反應：將所述步驟S1得到的所述水相和所述油相分別進行氮氣除氧，并在氮氣保護下，將油相溫度升到40-45℃，接著利用注射泵將水相以1-10mL/min的速度滴入到油相中，并對液體進行攪拌，水相加完之后再在40-45℃的溫度下保溫0.5-1h，然后升溫至60-70℃，并在此溫度下保溫2-4h,最后升溫至75-80℃繼續反應0.5-1h，反應結束；S3：后處理：反應結束后，采用布氏漏斗將產品濾干，在60-65℃熱風烘箱中干燥，得到陽離子聚電解質型污泥脫水劑。
2.根據權利要求1所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中，所述陽離子型酰胺類聚合單體為三甲基氯化銨或(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨；所述陽離子型酯類聚合單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。
3.根據權利要求2所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：所述陽離子型酰胺類聚合單體為三甲基氯化銨，所述陽離子型酯類聚合單體為丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨時，所述制備方法的反應過程如下：
4.根據權利要求1所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：所述陽離子型酰胺類聚合單體與所述陽離子型酯類聚合單體的重量比為(5-95)：(95-5)，且所述的陽離子型酰胺類聚合單體以及所述陽離子型酯類單體在所述水溶液中的總溶度為1-5g/ml，所述引發劑的質量為所述陽離子型酰胺類聚合單體、所述陽離子型酯類聚合單體總質量的0.5％-2％。
5.根據權利要求1所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：有機溶劑為水性分散劑體積的1～3倍。
6.根據權利要求1所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中，所述山梨糖醇酐單硬脂酸酯與所述失水山梨糖醇脂肪酸酯的重量比為(1-4)：(4-1)。
7.根據權利要求1所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中，所述攪拌的轉速為100-600r/min。
8.根據權利要求1所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中，在得到所述污泥脫水劑后，還包括：將反應剩余的溶液通過分液得到水相和油相，重新利用步驟S2中。
9.一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑，其特征在于，所述污泥脫水劑通過權利要求1-8任一項所述制備方法制備而得。
10.一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑的應用，其特征在于，包括將權利要求9所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑應用至工業污泥的脫水中。
發明內容
本發明要解決的其中一個技術問題是提供一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑，以解決常規方法制備得到的污泥脫水劑污泥脫水性能一般，且容易造成二次污染的問題，提供一種步驟簡單、成本較低的制備方法。
為解決上述問題，本發明提供了一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑的制備方法，包括以下步驟：
S1：水相制備：將丙烯酰胺固體用水溶解，加入陽離子型酯類聚合單體、陽離子型酰胺類聚合單體，在40-45℃下混合得到水溶液；準備引發劑加入到上述單體水溶液混合均勻，制備得到水相；所述引發劑為過硫酸銨、2,2’-偶氮二異丁基醚二鹽酸鹽以及偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽中的一種或多種；
油相制備：在裝有攪拌器、冷凝管和氮氣導管的反應容器中，加入表面活性劑山梨糖醇酐單硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和引發劑偶氮二異丁腈，以及體積是所述水相體積的1-3倍的環己烷和/或甲基環己烷，制備出油相；
S2：聚合反應：將所述步驟S1得到的所述水相和所述油相分別進行氮氣除氧，并在氮氣保護下，將油相溫度升到40-45℃，接著利用注射泵將水相以1-10mL/min的速度滴入到油相中，并對液體進行攪拌，水相加完之后再在40-45℃的溫度下保溫0.5-1h，然后升溫至60-70℃，并在此溫度下保溫2-4h,最后升溫至75-80℃繼續反應0.5-1h，反應結束；
S3：后處理：反應結束后，采用布氏漏斗將產品濾干，在60-65℃熱風烘箱中干燥，得到陽離子聚電解質型污泥脫水劑。
作為優選的方案，所述步驟S1中，所述陽離子型酰胺類聚合單體為
三甲基氯化銨或(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨；所述陽離子型酯類聚合單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。
作為優選的方案，所述陽離子型酰胺類聚合單體為
三甲基氯化銨，所述陽離子型酯類聚合單體為丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨時，所述制備方法的反應過程如下：
作為優選的方案，所述陽離子型酰胺類聚合單體與所述陽離子型酯類聚合單體的重量比為(5-95)：(95-5)，且所述的陽離子型酰胺類聚合單體以及所述陽離子型酯類單體在所述水溶液中的總溶度為1-5g/ml，所述引發劑的質量為所述陽離子型酰胺類聚合單體、所述陽離子型酯類聚合單體總質量的0.5％-2％。
作為優選的方案，有機溶劑為水性分散劑體積的1～3倍。
作為優選的方案，所述步驟S1中，所述山梨糖醇酐單硬脂酸酯與所述失水山梨糖醇脂肪酸酯的重量比為(1-4)：(4-1)。
作為優選的方案，所述步驟S2中，所述攪拌的轉速為100-600r/min。
作為優選的方案，在得到所述污泥脫水劑后，還包括：將反應剩余的溶液通過分液得到水相和油相，重新利用步驟S2中。
本發明的制備方法采用油包水的反相懸浮聚合，采用多步升溫控制聚合速度，重要的控制步驟包括將不同類型引發劑放置在不同的反應相中，確保引發劑的最大程度的分散；將體系的初始溫度置于40-45℃，并控制引發劑的用量和溫度，同時控制好油包水反相懸浮聚合的聚合體積，極大的提高了復合引發劑的協調效應。
本發明要解決的其中一個技術問題是，提供通過上述方法制備得到的污泥脫水劑，且所述污泥脫水劑具備較好對的脫水性能，不會造成二次污染。
為了解決上述問題，本發明提供了一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑，所述污泥脫水劑上述任一項制備方法制備而得。
本發明要解決的另一個技術問題是，提供上述陽離子聚電解質型污泥脫水劑的應用，以解決常規污泥脫水劑在應用至污泥、污水中時易造成二次污染，且脫水性能一般的問題。
為了解決上述問題，本發明提供了一種陽離子聚電解質型污泥脫水劑的應用，包括將所述陽離子聚電解質型污泥脫水劑應用至工業污泥的脫水中。
本發明為了解決上述問題，利用反向懸浮聚合法，以酯類陽離子型聚合單體以及酰胺類陽離子型聚合單體為主要原料制備了陽離子聚電解質型污泥脫水劑，通過精確調控單體在聚合過程中的反應微環境腔，從而有效調控該型陽離子型聚電解質的分子量與聚合方式，達到控制該型陽離子聚電解質型污泥脫水劑產品的物理形態，得到易于分散的直徑在0.8-1.5mm的微珠狀的陽離子型聚電解質產品。該類微珠狀陽離子型聚電解質杜絕了遇水團聚的現象，可大大的增加其在水中的溶解速度，同時解決了陽離子聚電解質采用傳統的水分散聚合工藝中，在膠塊造粒后的流化床干燥工段中，因為高含量的陽離子基團粒子粘聯而產生流化干燥床“死床”現象而導致的無法大規模工業生產的關鍵技術問題，有益于大規模商業化的應用。
（發明人：張虎寅;肖杰;孫世良;莊賢軍;王恒;吳樂先;吳恒山）
