公布日：2023.10.20
申請日：2023.07.21
分類號：C08F251/02(2006.01)I;C08F220/56(2006.01)I;C08F216/14(2006.01)I;C08F220/34(2006.01)I;C08F216/04(2006.01)I;C02F1/56(2023.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑及其制備方法，屬于高分子化合物合成技術(shù)領(lǐng)域。所述方法：使得2‑壬烯基丁二酸酐和羧甲基纖維素反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物，然后往反應(yīng)產(chǎn)物中加入鹽酸，再經(jīng)分離與干燥，得到纖維素改性預(yù)聚體；將丙烯酰胺、纖維素改性預(yù)聚體、吸附單體、3‑烯丙氧基‑2‑羥基‑1‑丙磺酸鈉鹽、陽離子單體、分散劑和水混合均勻，得到混合液，然后將混合液通氮除氧后加入鏈轉(zhuǎn)移劑、偶氮類引發(fā)劑、氧化劑和還原劑進行共聚，得到聚合物膠塊；將聚合物膠塊依次進行造粒、烘干、研磨和過篩，制得所述改性絮凝劑。本發(fā)明制得的所述改性絮凝劑對焦化廢水具有極好的處理效果，具有COD、濁度和色度去除率高的優(yōu)勢。
權(quán)利要求書
1.一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：（1）用乙醇將2-壬烯基丁二酸酐配制成2-壬烯基丁二酸酐分散液，用水將羧甲基纖維素配制成羧甲基纖維素分散液，然后往羧甲基纖維素分散液中加入氫氧化鈉和2-壬烯基丁二酸酐分散液進行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物，然后往所述反應(yīng)產(chǎn)物中加入鹽酸，再經(jīng)分離與干燥，得到纖維素改性預(yù)聚體；所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐與所述羧甲基纖維素分散液中含有的羧甲基纖維素的質(zhì)量比為1：（0.8~1.5）；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量為2-壬烯基丁二酸酐的質(zhì)量的4~8倍；在所述羧甲基纖維素分散液中，水的用量為羧甲基纖維素的質(zhì)量的2~8倍；在步驟（1）中，加入的所述氫氧化鈉使得羧甲基纖維素分散液的pH為10~12，加入鹽酸調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的pH為6~7；（2）將丙烯酰胺、纖維素改性預(yù)聚體、吸附單體、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、陽離子單體、分散劑和水混合均勻，得到混合液，然后將混合液通氮除氧后加入鏈轉(zhuǎn)移劑、偶氮類引發(fā)劑、氧化劑和還原劑進行共聚反應(yīng)，得到聚合物膠塊；所述吸附單體為2-烯丙六氟異丙醇；所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或多種；在步驟（2）中：所述丙烯酰胺、所述纖維素改性預(yù)聚體、所述吸附單體、所述3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、所述陽離子單體、所述分散劑與所述水的用量的質(zhì)量比為（50~70）：（20~40）：（40~60）：（50~70）：（50~70）：（10~20）：（670~780）；（3）將聚合物膠塊依次進行造粒、烘干、研磨和過篩，制得用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中：所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐與所述羧甲基纖維素分散液中含有的羧甲基纖維素的質(zhì)量比為1:1；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量為2-壬烯基丁二酸酐的質(zhì)量的5倍；和/或在所述羧甲基纖維素分散液中，水的用量為羧甲基纖維素的質(zhì)量的6倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中：所述反應(yīng)的溫度為40~60℃，反應(yīng)的時間為5~8h；所述鹽酸的濃度為0.8~1.5mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述分散劑包含質(zhì)量比為（2~4）:1:1:1的月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿、甲醇、聚乙二醇和水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鏈轉(zhuǎn)移劑為次磷酸鈉和/或甲酸鈉；所述偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁腈；所述氧化劑為過硫酸銨；和/或所述還原劑為亞硫酸氫鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中：通氮除氧的時間為20~40min；和/或所述共聚反應(yīng)的引發(fā)溫度為15~17℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：在共聚反應(yīng)中，采用的各原料包含以重量份數(shù)計的丙烯酰胺50~70份、纖維素改性預(yù)聚體20~40份、吸附單體40~60份、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽50~70份、陽離子單體50~70份、分散劑10~20份、水670~780份、鏈轉(zhuǎn)移劑0.01~0.05份、偶氮類引發(fā)劑0.4~0.8份、氧化劑0.2~0.4份和還原劑0.2~0.4份。
8.由權(quán)利要求1至7中任一項所述的制備方法制得的用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或者多個技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑及其制備方法。本發(fā)明制得的用于焦化廢水處理的改性絮凝劑對焦化廢水具有極好的處理效果，具有COD、濁度和色度去除率高的優(yōu)勢。
本發(fā)明在第一方面提供了一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
(1)用乙醇將2-壬烯基丁二酸酐配制成2-壬烯基丁二酸酐分散液，用水將羧甲基纖維素配制成羧甲基纖維素分散液，然后往羧甲基纖維素分散液中加入氫氧化鈉和2-壬烯基丁二酸酐分散液進行反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物，然后往所述反應(yīng)產(chǎn)物中加入鹽酸，再經(jīng)分離與干燥，得到纖維素改性預(yù)聚體；
(2)將丙烯酰胺、纖維素改性預(yù)聚體、吸附單體、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、陽離子單體、分散劑和水混合均勻，得到混合液，然后將混合液通氮除氧后加入鏈轉(zhuǎn)移劑、偶氮類引發(fā)劑、氧化劑和還原劑進行共聚反應(yīng)，得到聚合物膠塊；
(3)將聚合物膠塊依次進行造粒、烘干、研磨和過篩，制得用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。
優(yōu)選地，在步驟(1)中：所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐與所述羧甲基纖維素分散液中含有的羧甲基纖維素的質(zhì)量比為1：(0.8～1.5)，優(yōu)選為1:1；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量為2-壬烯基丁二酸酐的質(zhì)量的4～8倍，優(yōu)選為5倍；和/或在所述羧甲基纖維素分散液中，水的用量為羧甲基纖維素的質(zhì)量的2～8倍，優(yōu)選為6倍。
優(yōu)選地，在步驟(1)中：加入的所述氫氧化鈉使得羧甲基纖維素分散液的pH為10～12；所述反應(yīng)的溫度為40～60℃，反應(yīng)的時間為5～8h；所述鹽酸的濃度為0.8～1.5mol/L；和/或加入鹽酸調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的pH為6～7。
優(yōu)選地，所述吸附單體為2-烯丙六氟異丙醇；和/或所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述分散劑包含質(zhì)量比為(2～4):1:1:1的月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿、甲醇、聚乙二醇和水。
優(yōu)選地，所述鏈轉(zhuǎn)移劑為次磷酸鈉和/或甲酸鈉；所述偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁腈；所述氧化劑為過硫酸銨；和/或所述還原劑為亞硫酸氫鈉。
優(yōu)選地，在步驟(2)中：通氮除氧的時間為20～40min；和/或所述共聚反應(yīng)的引發(fā)溫度為15～17℃。
優(yōu)選地，在步驟(2)中：所述丙烯酰胺、所述纖維素改性預(yù)聚體、所述吸附單體、所述3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、所述陽離子單體、所述分散劑與所述水的用量的質(zhì)量比為(50～70)：(20～40)：(40～60)：(50～70)：(50～70)：(10～20)：(670～780)。
優(yōu)選地，在共聚反應(yīng)中，采用的各原料包含以重量份數(shù)計的丙烯酰胺50～70份、纖維素改性預(yù)聚體20～40份、吸附單體40～60份、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽50～70份、陽離子單體50～70份、分散劑10～20份、水670～780份、鏈轉(zhuǎn)移劑0.01～0.05份、偶氮類引發(fā)劑0.4～0.8份、氧化劑0.2～0.4份和還原劑0.2～0.4份。
本發(fā)明在第二方面提供了由本發(fā)明在第一方面所述的制備方法制得的用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明方法將合成的纖維素改性預(yù)聚體、陽離子單體、丙烯酰胺、吸附單體(2-烯丙六氟異丙醇)以及陰離子單體(3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽)通過共聚工藝進行聚合，使聚合物分子鏈中具有強卷掃能力和吸附能力的纖維素結(jié)構(gòu)、疏水側(cè)鏈結(jié)構(gòu)、強吸附性的碳氟結(jié)構(gòu)、強陽離子電荷的季銨鹽結(jié)構(gòu)、強陰離子電荷的磺酸鹽結(jié)構(gòu)、吸附性羥基結(jié)構(gòu)，聚合物能使懸浮物質(zhì)通過電中和、架橋吸附作用，起絮凝作用。
(2)本發(fā)明合成的是一種兩性結(jié)構(gòu)的改性絮凝劑，分子鏈中既具有陽離子電荷又具有陰離子電荷，使吸附電中和及吸附架橋能力顯著增強，可通過中和表面電荷，以及利用有機高分子自身的吸附架橋作用，能夠解除懸浮物的靜止狀態(tài)，從而讓廢水中的有機物絮凝，形成沉降和脫色。
(3)本發(fā)明中的纖維素改性預(yù)聚體含有強疏水側(cè)鏈結(jié)構(gòu)也具有纖維素結(jié)構(gòu)，可以通過疏水吸引作用與懸浮物相結(jié)合，同時長側(cè)鏈結(jié)構(gòu)可以大幅度增加卷掃面積，增加了與有機物的碰撞的機會。
(4)本發(fā)明通過在聚合物分子鏈中引入大量羥基結(jié)構(gòu)，羥基結(jié)構(gòu)可提高與有機物的結(jié)合能力，從而增強了絮凝劑的捕捉和吸附能力。
(5)本發(fā)明合成的所述改性絮凝劑對焦化污水具有極好的處理效果，具有COD、濁度和色度去除率高的優(yōu)勢，COD去除率可達到95％以上，濁度去除率達到96％以上，色度去除率達到90％以上，能夠有效解決目前存在的焦化廢水處理困難，COD、色度和濁度難以去除的問題。
（發(fā)明人：榮敏杰;孫建波;鐘紋輝;許永升;于慶華;榮帥帥）
