公布日：2023.12.29

申請日：2023.11.01

分類號：C02F11/147(2019.01)I

摘要

本發明涉及絮凝劑技術領域，公開了一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備工藝；本發明制備的污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑包括以下原料：水、改性淀粉、預聚物、溴乙烷；預聚物包括丙烯酸丁酯、水、十二烷基硫酸鈉、丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯、改性二氧化硅、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉；改性二氧化硅包括乙烯基三乙氧基硅烷改性的納米二氧化硅；改性淀粉包括玉米淀粉、N,N'-(1,2-乙烷二基)雙天冬氨酸、海藻酸鈉、水、硫酸鈉、三氯氧磷；制得的污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑為高分子量的超支化結構，絮凝效果好。

權利要求書

1.一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：包括以下步驟：取水、改性淀粉、聚丙烯酰胺預聚物，攪拌均勻，升溫反應，降溫，緩慢滴加溴乙烷，攪拌反應，過濾取固體、洗滌、干燥，得污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑。

2.根據權利要求1所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑包括以下原料，按質量份數計：50～60份水、2～5份改性淀粉、5～10份聚丙烯酰胺預聚物、4～8份溴乙烷。

3.根據權利要求1所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述改性淀粉的制備包括以下步驟：取玉米淀粉、改性劑、水、硫酸鈉，調pH＝9～10，攪拌并滴加三氯氧磷，30～40℃攪拌1～2h，調pH＝5.5～6，離心取沉淀、洗滌、烘干、研細，過100目篩，得改性淀粉。

4.根據權利要求3所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述改性淀粉包括以下原料，按質量份數計：10～20份玉米淀粉、2～8份改性劑、30～40份水、0.5～1.5份硫酸鈉、0.05～0.15份三氯氧磷。

5.根據權利要求4所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述改性劑與玉米淀粉的質量比為5:1～5:2；所述改性劑包括N,N'-(1,2-乙烷二基)雙天冬氨酸、海藻酸鈉，兩者質量比為1:1。

6.根據權利要求1所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述聚丙烯酰胺預聚物的制備包括以下步驟：氮氣氛圍下，取丙烯酸丁酯、水、十二烷基硫酸鈉，攪拌至乳化完全，加入丙烯酰胺、交聯劑、水，攪拌溶解，加入甲基丙烯酸縮水甘油酯、改性二氧化硅，攪拌均勻，升溫至50～60℃，加入引發劑，攪拌反應6～7h，乙醇提純三次，得到白色產物，加水溶解，透析72h，冷凍干燥，得聚丙烯酰胺預聚物。

7.根據權利要求6所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述聚丙烯酰胺預聚物包括以下原料，按質量份數計：5～10份丙烯酸丁酯、160～240份水、0.05～0.1份十二烷基硫酸鈉、100～120份丙烯酰胺、0.05～0.2份交聯劑、1～2份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.5～2份改性二氧化硅、3～6份引發劑。

8.根據權利要求6所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述改性二氧化硅的制備包括以下步驟：取二氧化硅、乙醇、水，超聲攪拌30～40min，加入乙烯基三乙氧基硅烷，60～70℃冷凝回流6～7h，離心、洗滌、烘干，得改性二氧化硅。

9.根據權利要求8所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝，其特征在于：所述改性二氧化硅包括以下原料：2～5份二氧化硅、200～300份乙醇、100～200份水、0.5～2份乙烯基三乙氧基硅烷。

10.根據權利要求1～9中任意一項所述的一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝得到的污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備工藝，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑的制備工藝：包括以下步驟：取水、改性淀粉、聚丙烯酰胺預聚物，攪拌均勻，升溫反應，降溫，緩慢滴加溴乙烷，攪拌反應，過濾取固體、洗滌、干燥，得污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑。

較為優化地，所述污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑包括以下原料，按質量份數計：50～60份水、2～5份改性淀粉、5～10份聚丙烯酰胺預聚物、4～8份溴乙烷。

較為優化地，所述改性淀粉的制備包括以下步驟：取玉米淀粉、改性劑、水、硫酸鈉，調pH＝9～10，攪拌并滴加三氯氧磷，30～40℃攪拌1～2h，調pH＝5.5～6，離心取沉淀、洗滌、烘干、研細，過100目篩，得改性淀粉。

較為優化地，所述改性淀粉包括以下原料，按質量份數計：10～20份玉米淀粉、2～8份改性劑、30～40份水、0.5～1.5份硫酸鈉、0.05～0.15份三氯氧磷。

較為優化地，所述改性劑與玉米淀粉的質量比為5:1～5:2；所述改性劑包括N,N'-(1,2-乙烷二基)雙天冬氨酸、海藻酸鈉，兩者質量比為1:1。

較為優化地，所述聚丙烯酰胺預聚物的制備包括以下步驟：氮氣氛圍下，取丙烯酸丁酯、水、十二烷基硫酸鈉，攪拌至乳化完全，加入丙烯酰胺、交聯劑、水，攪拌溶解，加入甲基丙烯酸縮水甘油酯、改性二氧化硅，攪拌均勻，升溫至50～60℃，加入引發劑，攪拌反應6～7h，乙醇提純三次，得到白色產物，加水溶解，透析72h，冷凍干燥，得聚丙烯酰胺預聚物。

較為優化地，所述聚丙烯酰胺預聚物包括以下原料，按質量份數計：5～10份丙烯酸丁酯、160～240份水、0.05～0.1份十二烷基硫酸鈉、100～120份丙烯酰胺、0.05～0.2份交聯劑、1～2份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.5～2份改性二氧化硅、3～6份引發劑。

較為優化地，所述交聯劑包括N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。

較為優化地，所述引發劑包括但不限于過硫酸銨、亞硫酸氫鈉。

較為優化地，所述改性二氧化硅的制備包括以下步驟：取二氧化硅、乙醇、水，超聲攪拌30～40min，加入乙烯基三乙氧基硅烷，60～70℃冷凝回流6～7h，離心、洗滌、烘干，得改性二氧化硅。

較為優化地，所述改性二氧化硅包括以下原料：2～5份二氧化硅、200～300份乙醇、100～200份水、0.5～2份乙烯基三乙氧基硅烷。

與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：(1)以改性淀粉為基體，制備一種污泥處理用聚丙烯酰胺絮凝劑。淀粉由直鏈淀粉大分子和支鏈結構淀粉大分子組成，含有許多游離的羥基，水溶性好、環境友好、易降解、成本低，淀粉基絮凝劑通過電中和、吸附架橋、網捕卷掃、疏水締合完成絮凝過程，絮凝效果好。本發明將淀粉進行改性后使用，以N,N'-(1,2-乙烷二基)雙天冬氨酸、海藻酸鈉為改性劑，兩者均為綠色可降解的改性劑，在提升淀粉絡合能力與吸附能力的同時還能改善淀粉在冷水中溶解性差的問題。控制N,N'-(1,2-乙烷二基)雙天冬氨酸、海藻酸鈉的質量比為1:1，N,N'-(1,2-乙烷二基)雙天冬氨酸絡合效果好但價格較高，加入海藻酸鈉部分替代降低成本，海藻酸鈉對于重金屬離子和陽離子染料絮凝效果好，但海藻酸鈉不宜加入過多，加入過多會導致絮凝劑粘度增大，不利于分散；兩者總加入量與玉米淀粉的質量比為5:1～5:2，制得絡合能力好且仍存在羥基官能團可以參與后續反應的改性淀粉。

(2)以丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯、改性二氧化硅制得聚丙烯酰胺預聚物；丙烯酸丁酯含有疏水性酯基，成本較低，可改善聚丙烯酰胺預聚物柔軟度不夠、在水溶液中的分散性不足的問題；N，N-亞甲基雙丙烯酰胺促進多支鏈的結構的形成，有助于增強絮凝效果；改性二氧化硅填料加入后可以增加絮凝劑的表面積，提供更多的吸附位置，加速絮凝過程；甲基丙烯酸縮水甘油酯提供環氧基團，可在后續步驟中與改性淀粉接枝。

(3)本發明引入N，N-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯劑、引入改性二氧化硅填料增加無機交聯位點、引入改性淀粉作為基體與聚丙烯酰胺預聚物反應得到超支化結構，并在得到超支化結構后再添加溴乙烷引入陽離子，陽離子基團的高極性會對分子量控制產生不利影響，由此制得超支化結構高分子量聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝性能好。

（發明人：莊賢軍;張虎寅;孫世良;肖杰）