申请日2012.07.27
公开(公告)日2013.09.04
IPC分类号C08J3/24; C08F4/04; C08F220/56; C02F1/56
摘要
本发明属于高分子材料领域，提供了一种油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂，其结构式为：权利要求书
1.一种油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂，其特征在于：在引发剂的作 用下，丙烯酰胺发生均聚反应;然后在碱性条件下高分子链上的酰胺基发生水解 反应生成羧基;接着腐植酸中含有高活性的酚羟基，在对树脂进行接枝时，酚羟 基能与树脂中的羧基发生缩合反应，生成芳基酯，由于腐植酸在同一个分子上存 在多个酚羟基，上述缩合反应就形成了交联结构，其结构式为：
其中，R1为羟基、烯醇基、磺酸基、甲氧基、羧基、氨基、醌氧基或半醌基， R2为羟基、烯醇基、磺酸基、甲氧基、羧基、氨基、醌氧基或半醌基，R3为羟基、 烯醇基、磺酸基、甲氧基、羧基、氨基、醌氧基或半醌基。
2.一种制备权利要求1所述的油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂的方法， 其特征在于：以腐殖酸、丙烯酰胺和引发剂为原料，所述的腐植酸、丙烯酰胺和 引发剂的质量比为0.5～5:100:0.1～10，所述的引发剂为质量百分比为1%的 VA-044水溶液，首先将腐殖酸放入一个容器中，用浓度为0.01mol/L的氢氧化钠 溶液溶解，得到质量百分比为10～30%的腐植酸钠溶液备用，然后将丙烯酰胺放入 一个反应器中，加入蒸馏水搅拌至完全溶解，按配比加入引发剂，搅拌均匀，将 溶液的pH值调节到5～7，再25～60℃水浴加热，至溶液成粘稠状，停止搅拌， 25～60℃反应5～15小时，取出所得产物，干燥至恒重，粉碎，按配比将所得到 的颗粒与腐植酸钠溶液混合均匀，加入碱性溶液，60～100℃水解反应5～60min， 得到目标产物。
3.如权利要求2所述的油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂的制备方法，其 特征在于：所述的腐植酸、丙烯酰胺和引发剂的质量比为2.5～3.5:100:3.6～7.8。
4.如权利要求2所述的油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂的制备方法，其 特征在于：所述的碱性溶液为氢氧化钠和碳酸钠的混合水溶液，所述的氢氧化钠 在碱性溶液中的质量百分比为10～30%，所述的碳酸钠在碱性溶液中的质量百分比 为5～15%。
说明书
一种油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学领域，尤其涉及絮凝剂，特别是一种油田废水用耐盐可生化 功能型絮凝剂及其制备方法。
背景技术
油田废水的产生量随着油田综合含水率的提高而不断增加，部分采油废水必 须释放到环境中去，因此排放水必须达到国家的排放标准。如果一些特性油田废 水如稠油污水和高含氯废水等要外排，COD值达标难度将会很大，因为以往的采油 废水的处理工艺只针对于水中的SS和石油类污染物。针对石油废水目前的处理状 况，应开发与之配套的石油废水处理药剂以满足生产需要和排放要求。一般情况 下废水中BOD5/CODcr的比值小于0.15，可生化性差，在厌氧酸化中，废水中 一些较复杂和不易被生物降解的有机物在厌氧菌作用下进行水解酸化，转化为较 易生物降解的简单有机物，改善了其可生化性，为后续的好氧处理提供了条件。 文献(易菊珍，梁子倩，张黎明;腐植酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶吸水性能的研究[J]; 中山大学学报;2007，3.)公布了一种含腐殖酸树脂的合成方法，以腐植酸钠和 丙烯酰胺为原料，以N，N’～亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，引发剂为过硫酸钾， 然后加入一定浓度的NaOH溶液，通入氮气5min并密封管口。65℃反应6h后取出 产物切成小粒，用蒸馏水反复冲洗后置于65℃真空干燥箱中干燥得干凝胶。但这 类树脂普遍存在由于聚合反应剧烈，易产生暴聚，反应不易控制的缺点。同时絮 凝效果差，很难处理油田高难废水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂，所述的这 种油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂要解决现有技术中絮凝剂耐盐性能不强、 容易产生二次污染的技术问题。
本发明的这种油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂，其结构式为：
其中，R1为羟基、烯醇基、磺酸基、甲氧基、羧基、氨基、醌氧基或半醌基， R2为羟基、烯醇基、磺酸基、甲氧基、羧基、氨基、醌氧基或半醌基，R3为羟基、 烯醇基、磺酸基、甲氧基、羧基、氨基、醌氧基或半醌基，其主要成分为聚丙烯 酰胺/腐植酸接枝共聚物。分子量达100～3000万，可快速溶解于水中。其主要性 能指标为：
外观：黑色或黑褐色胶状物
水溶解性：全溶解(≤30min)
残余单体：≤0.2%
本发明还提供了一种制备上述油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂的方法， 在所述的方法中，以腐殖酸、丙烯酰胺和引发剂为原料，所述的腐植酸、丙烯酰 胺和引发剂的质量比为0.5～5:100:0.1～10，所述的引发剂为质量百分比为1%的 VA～044水溶液，首先将腐殖酸放入一个容器中，用浓度为0.01mol/L氢氧化钠溶 液溶解，得到质量百分浓度为10～30%腐植酸钠溶液备用，然后把丙烯酰胺放入反 应器中，加入蒸馏水搅拌至完全溶解，按配比加入引发剂，搅拌均匀，将溶液的 pH值调节到5～7，再用25～60℃温度的水浴加热，至溶液成粘稠状无法搅拌，停 止搅拌，25～60℃反应5～15小时，取出所得产物，干燥至恒重，粉碎，按配比 将所得到的颗粒与腐植酸钠溶液混合均匀，加入碱性溶液，在60～100℃水解反应 5～60min，得到黑褐色的油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂溶液。
进一步的，所述的腐植酸、丙烯酰胺和引发剂的质量比为2.5～ 3.5:100:3.6～7.8。
进一步的，所述的碱性溶液为氢氧化钠和碳酸钠的混合水溶液，所述的氢氧 化钠在碱性溶液中的质量百分比为10～30%，所述的碳酸钠在碱性溶液中的质量百 分比为5～15%。
具体的，所述的VA～044的化学名称为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐,英文名称 为2,2'～Azobis[2～(2～imidazolin～2～yl)propane]dihydrochloride,是一 种水溶性偶氮引发剂。
本发明的反应原理是:首先在引发剂的作用下，丙烯酰胺发生均聚反应;然后 在碱性条件下高分子链上的酰胺基发生水解反应生产羧基;接着腐植酸中含有高 活性的酚羟基，在对树脂进行接枝时，酚羟基能与树脂中的羧基发生缩合反应， 生产芳基酯，由于腐植酸在同一个分子上存在多个酚羟基，上述缩合反应就形成 了交联结构。可用反应式描述为：
本发明的油田废水用耐盐可生化功能型絮凝剂采用常温聚合法制备，具有工 艺简单，反应条件温和，反应容易控制等特点。同时本发明采用易得的丙烯酰胺 和腐植酸为主要原料，无毒副作用，原料易得且价格便宜。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的，本发明的这种油田废水 用耐盐可生化功能型絮凝剂分子量大，具有极强的絮凝效果，耐矿化度能力为 50000mg/L，同时具有极强的可生化性。本发明的絮凝剂能够有效降低污水中SS、 COD以及石油类污染物，提高了药剂的可生化性，降低对环境的二次污染。