公布日：2023.02.03
申请日：2022.10.31
分类号：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
本发明提供了一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法,包括：S1：水相制备：将丙烯酰胺固体用水溶解，加入阳离子型酯类聚合单体、阳离子型酰胺类聚合单体，在40-45℃下混合得到水溶液；准备引发剂加入到上述单体水溶液混合均匀，制备得到水相；油相制备：在反应容器中，加入表面活性剂山梨糖醇酐单硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和引发剂偶氮二异丁腈，以及环己烷和/或甲基环己烷，制备出油相；S2：聚合反应以及S3：后处理：反应结束后将产品滤干，在烘箱中干燥，得到阳离子聚电解质型污泥脱水剂。本发明具有制备方法安全、简单、成本低廉以及储存、运输方便，降解过程中不产生丙烯酰胺，不造成二次污染的优点。
权利要求书
1.一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：水相制备：将丙烯酰胺固体用水溶解，加入阳离子型酯类聚合单体、阳离子型酰胺类聚合单体，在40-45℃下混合得到水溶液；准备引发剂加入到上述单体水溶液混合均匀，制备得到水相；所述引发剂为过硫酸铵、2,2’-偶氮二异丁基醚二盐酸盐以及偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的一种或多种；油相制备：在装有搅拌器、冷凝管和氮气导管的反应容器中，加入表面活性剂山梨糖醇酐单硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和引发剂偶氮二异丁腈，以及体积是所述水相体积的1-3倍的环己烷和/或甲基环己烷，制备出油相；S2：聚合反应：将所述步骤S1得到的所述水相和所述油相分别进行氮气除氧，并在氮气保护下，将油相温度升到40-45℃，接着利用注射泵将水相以1-10mL/min的速度滴入到油相中，并对液体进行搅拌，水相加完之后再在40-45℃的温度下保温0.5-1h，然后升温至60-70℃，并在此温度下保温2-4h,最后升温至75-80℃继续反应0.5-1h，反应结束；S3：后处理：反应结束后，采用布氏漏斗将产品滤干，在60-65℃热风烘箱中干燥，得到阳离子聚电解质型污泥脱水剂。
2.根据权利要求1所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述阳离子型酰胺类聚合单体为三甲基氯化铵或(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵；所述阳离子型酯类聚合单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
3.根据权利要求2所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述阳离子型酰胺类聚合单体为三甲基氯化铵，所述阳离子型酯类聚合单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵时，所述制备方法的反应过程如下：
4.根据权利要求1所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述阳离子型酰胺类聚合单体与所述阳离子型酯类聚合单体的重量比为(5-95)：(95-5)，且所述的阳离子型酰胺类聚合单体以及所述阳离子型酯类单体在所述水溶液中的总溶度为1-5g/ml，所述引发剂的质量为所述阳离子型酰胺类聚合单体、所述阳离子型酯类聚合单体总质量的0.5％-2％。
5.根据权利要求1所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：有机溶剂为水性分散剂体积的1～3倍。
6.根据权利要求1所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述山梨糖醇酐单硬脂酸酯与所述失水山梨糖醇脂肪酸酯的重量比为(1-4)：(4-1)。
7.根据权利要求1所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述搅拌的转速为100-600r/min。
8.根据权利要求1所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，在得到所述污泥脱水剂后，还包括：将反应剩余的溶液通过分液得到水相和油相，重新利用步骤S2中。
9.一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂，其特征在于，所述污泥脱水剂通过权利要求1-8任一项所述制备方法制备而得。
10.一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂的应用，其特征在于，包括将权利要求9所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂应用至工业污泥的脱水中。
发明内容
本发明要解决的其中一个技术问题是提供一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂，以解决常规方法制备得到的污泥脱水剂污泥脱水性能一般，且容易造成二次污染的问题，提供一种步骤简单、成本较低的制备方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：水相制备：将丙烯酰胺固体用水溶解，加入阳离子型酯类聚合单体、阳离子型酰胺类聚合单体，在40-45℃下混合得到水溶液；准备引发剂加入到上述单体水溶液混合均匀，制备得到水相；所述引发剂为过硫酸铵、2,2’-偶氮二异丁基醚二盐酸盐以及偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的一种或多种；
油相制备：在装有搅拌器、冷凝管和氮气导管的反应容器中，加入表面活性剂山梨糖醇酐单硬脂酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和引发剂偶氮二异丁腈，以及体积是所述水相体积的1-3倍的环己烷和/或甲基环己烷，制备出油相；
S2：聚合反应：将所述步骤S1得到的所述水相和所述油相分别进行氮气除氧，并在氮气保护下，将油相温度升到40-45℃，接着利用注射泵将水相以1-10mL/min的速度滴入到油相中，并对液体进行搅拌，水相加完之后再在40-45℃的温度下保温0.5-1h，然后升温至60-70℃，并在此温度下保温2-4h,最后升温至75-80℃继续反应0.5-1h，反应结束；
S3：后处理：反应结束后，采用布氏漏斗将产品滤干，在60-65℃热风烘箱中干燥，得到阳离子聚电解质型污泥脱水剂。
作为优选的方案，所述步骤S1中，所述阳离子型酰胺类聚合单体为
三甲基氯化铵或(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵；所述阳离子型酯类聚合单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
作为优选的方案，所述阳离子型酰胺类聚合单体为
三甲基氯化铵，所述阳离子型酯类聚合单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵时，所述制备方法的反应过程如下：
作为优选的方案，所述阳离子型酰胺类聚合单体与所述阳离子型酯类聚合单体的重量比为(5-95)：(95-5)，且所述的阳离子型酰胺类聚合单体以及所述阳离子型酯类单体在所述水溶液中的总溶度为1-5g/ml，所述引发剂的质量为所述阳离子型酰胺类聚合单体、所述阳离子型酯类聚合单体总质量的0.5％-2％。
作为优选的方案，有机溶剂为水性分散剂体积的1～3倍。
作为优选的方案，所述步骤S1中，所述山梨糖醇酐单硬脂酸酯与所述失水山梨糖醇脂肪酸酯的重量比为(1-4)：(4-1)。
作为优选的方案，所述步骤S2中，所述搅拌的转速为100-600r/min。
作为优选的方案，在得到所述污泥脱水剂后，还包括：将反应剩余的溶液通过分液得到水相和油相，重新利用步骤S2中。
本发明的制备方法采用油包水的反相悬浮聚合，采用多步升温控制聚合速度，重要的控制步骤包括将不同类型引发剂放置在不同的反应相中，确保引发剂的最大程度的分散；将体系的初始温度置于40-45℃，并控制引发剂的用量和温度，同时控制好油包水反相悬浮聚合的聚合体积，极大的提高了复合引发剂的协调效应。
本发明要解决的其中一个技术问题是，提供通过上述方法制备得到的污泥脱水剂，且所述污泥脱水剂具备较好对的脱水性能，不会造成二次污染。
为了解决上述问题，本发明提供了一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂，所述污泥脱水剂上述任一项制备方法制备而得。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供上述阳离子聚电解质型污泥脱水剂的应用，以解决常规污泥脱水剂在应用至污泥、污水中时易造成二次污染，且脱水性能一般的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种阳离子聚电解质型污泥脱水剂的应用，包括将所述阳离子聚电解质型污泥脱水剂应用至工业污泥的脱水中。
本发明为了解决上述问题，利用反向悬浮聚合法，以酯类阳离子型聚合单体以及酰胺类阳离子型聚合单体为主要原料制备了阳离子聚电解质型污泥脱水剂，通过精确调控单体在聚合过程中的反应微环境腔，从而有效调控该型阳离子型聚电解质的分子量与聚合方式，达到控制该型阳离子聚电解质型污泥脱水剂产品的物理形态，得到易于分散的直径在0.8-1.5mm的微珠状的阳离子型聚电解质产品。该类微珠状阳离子型聚电解质杜绝了遇水团聚的现象，可大大的增加其在水中的溶解速度，同时解决了阳离子聚电解质采用传统的水分散聚合工艺中，在胶块造粒后的流化床干燥工段中，因为高含量的阳离子基团粒子粘联而产生流化干燥床“死床”现象而导致的无法大规模工业生产的关键技术问题，有益于大规模商业化的应用。
（发明人：张虎寅;肖杰;孙世良;庄贤军;王恒;吴乐先;吴恒山）