公布日：2023.10.20
申请日：2023.07.21
分类号：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
本发明涉及一种用于焦化废水处理的改性絮凝剂及其制备方法，属于高分子化合物合成技术领域。所述方法：使得2‑壬烯基丁二酸酐和羧甲基纤维素反应，得到反应产物，然后往反应产物中加入盐酸，再经分离与干燥，得到纤维素改性预聚体；将丙烯酰胺、纤维素改性预聚体、吸附单体、3‑烯丙氧基‑2‑羟基‑1‑丙磺酸钠盐、阳离子单体、分散剂和水混合均匀，得到混合液，然后将混合液通氮除氧后加入链转移剂、偶氮类引发剂、氧化剂和还原剂进行共聚，得到聚合物胶块；将聚合物胶块依次进行造粒、烘干、研磨和过筛，制得所述改性絮凝剂。本发明制得的所述改性絮凝剂对焦化废水具有极好的处理效果，具有COD、浊度和色度去除率高的优势。
权利要求书
1.一种用于焦化废水处理的改性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：（1）用乙醇将2-壬烯基丁二酸酐配制成2-壬烯基丁二酸酐分散液，用水将羧甲基纤维素配制成羧甲基纤维素分散液，然后往羧甲基纤维素分散液中加入氢氧化钠和2-壬烯基丁二酸酐分散液进行反应，得到反应产物，然后往所述反应产物中加入盐酸，再经分离与干燥，得到纤维素改性预聚体；所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐与所述羧甲基纤维素分散液中含有的羧甲基纤维素的质量比为1：（0.8~1.5）；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量为2-壬烯基丁二酸酐的质量的4~8倍；在所述羧甲基纤维素分散液中，水的用量为羧甲基纤维素的质量的2~8倍；在步骤（1）中，加入的所述氢氧化钠使得羧甲基纤维素分散液的pH为10~12，加入盐酸调节反应产物的pH为6~7；（2）将丙烯酰胺、纤维素改性预聚体、吸附单体、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐、阳离子单体、分散剂和水混合均匀，得到混合液，然后将混合液通氮除氧后加入链转移剂、偶氮类引发剂、氧化剂和还原剂进行共聚反应，得到聚合物胶块；所述吸附单体为2-烯丙六氟异丙醇；所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种；在步骤（2）中：所述丙烯酰胺、所述纤维素改性预聚体、所述吸附单体、所述3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐、所述阳离子单体、所述分散剂与所述水的用量的质量比为（50~70）：（20~40）：（40~60）：（50~70）：（50~70）：（10~20）：（670~780）；（3）将聚合物胶块依次进行造粒、烘干、研磨和过筛，制得用于焦化废水处理的改性絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐与所述羧甲基纤维素分散液中含有的羧甲基纤维素的质量比为1:1；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量为2-壬烯基丁二酸酐的质量的5倍；和/或在所述羧甲基纤维素分散液中，水的用量为羧甲基纤维素的质量的6倍。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：所述反应的温度为40~60℃，反应的时间为5~8h；所述盐酸的浓度为0.8~1.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂包含质量比为（2~4）:1:1:1的月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、甲醇、聚乙二醇和水。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述链转移剂为次磷酸钠和/或甲酸钠；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈；所述氧化剂为过硫酸铵；和/或所述还原剂为亚硫酸氢钠。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中：通氮除氧的时间为20~40min；和/或所述共聚反应的引发温度为15~17℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在共聚反应中，采用的各原料包含以重量份数计的丙烯酰胺50~70份、纤维素改性预聚体20~40份、吸附单体40~60份、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐50~70份、阳离子单体50~70份、分散剂10~20份、水670~780份、链转移剂0.01~0.05份、偶氮类引发剂0.4~0.8份、氧化剂0.2~0.4份和还原剂0.2~0.4份。
8.由权利要求1至7中任一项所述的制备方法制得的用于焦化废水处理的改性絮凝剂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种用于焦化废水处理的改性絮凝剂及其制备方法。本发明制得的用于焦化废水处理的改性絮凝剂对焦化废水具有极好的处理效果，具有COD、浊度和色度去除率高的优势。
本发明在第一方面提供了一种用于焦化废水处理的改性絮凝剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)用乙醇将2-壬烯基丁二酸酐配制成2-壬烯基丁二酸酐分散液，用水将羧甲基纤维素配制成羧甲基纤维素分散液，然后往羧甲基纤维素分散液中加入氢氧化钠和2-壬烯基丁二酸酐分散液进行反应，得到反应产物，然后往所述反应产物中加入盐酸，再经分离与干燥，得到纤维素改性预聚体；
(2)将丙烯酰胺、纤维素改性预聚体、吸附单体、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐、阳离子单体、分散剂和水混合均匀，得到混合液，然后将混合液通氮除氧后加入链转移剂、偶氮类引发剂、氧化剂和还原剂进行共聚反应，得到聚合物胶块；
(3)将聚合物胶块依次进行造粒、烘干、研磨和过筛，制得用于焦化废水处理的改性絮凝剂。
优选地，在步骤(1)中：所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐与所述羧甲基纤维素分散液中含有的羧甲基纤维素的质量比为1：(0.8～1.5)，优选为1:1；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量为2-壬烯基丁二酸酐的质量的4～8倍，优选为5倍；和/或在所述羧甲基纤维素分散液中，水的用量为羧甲基纤维素的质量的2～8倍，优选为6倍。
优选地，在步骤(1)中：加入的所述氢氧化钠使得羧甲基纤维素分散液的pH为10～12；所述反应的温度为40～60℃，反应的时间为5～8h；所述盐酸的浓度为0.8～1.5mol/L；和/或加入盐酸调节反应产物的pH为6～7。
优选地，所述吸附单体为2-烯丙六氟异丙醇；和/或所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种。
优选地，所述分散剂包含质量比为(2～4):1:1:1的月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、甲醇、聚乙二醇和水。
优选地，所述链转移剂为次磷酸钠和/或甲酸钠；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈；所述氧化剂为过硫酸铵；和/或所述还原剂为亚硫酸氢钠。
优选地，在步骤(2)中：通氮除氧的时间为20～40min；和/或所述共聚反应的引发温度为15～17℃。
优选地，在步骤(2)中：所述丙烯酰胺、所述纤维素改性预聚体、所述吸附单体、所述3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐、所述阳离子单体、所述分散剂与所述水的用量的质量比为(50～70)：(20～40)：(40～60)：(50～70)：(50～70)：(10～20)：(670～780)。
优选地，在共聚反应中，采用的各原料包含以重量份数计的丙烯酰胺50～70份、纤维素改性预聚体20～40份、吸附单体40～60份、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐50～70份、阳离子单体50～70份、分散剂10～20份、水670～780份、链转移剂0.01～0.05份、偶氮类引发剂0.4～0.8份、氧化剂0.2～0.4份和还原剂0.2～0.4份。
本发明在第二方面提供了由本发明在第一方面所述的制备方法制得的用于焦化废水处理的改性絮凝剂。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
(1)本发明方法将合成的纤维素改性预聚体、阳离子单体、丙烯酰胺、吸附单体(2-烯丙六氟异丙醇)以及阴离子单体(3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐)通过共聚工艺进行聚合，使聚合物分子链中具有强卷扫能力和吸附能力的纤维素结构、疏水侧链结构、强吸附性的碳氟结构、强阳离子电荷的季铵盐结构、强阴离子电荷的磺酸盐结构、吸附性羟基结构，聚合物能使悬浮物质通过电中和、架桥吸附作用，起絮凝作用。
(2)本发明合成的是一种两性结构的改性絮凝剂，分子链中既具有阳离子电荷又具有阴离子电荷，使吸附电中和及吸附架桥能力显著增强，可通过中和表面电荷，以及利用有机高分子自身的吸附架桥作用，能够解除悬浮物的静止状态，从而让废水中的有机物絮凝，形成沉降和脱色。
(3)本发明中的纤维素改性预聚体含有强疏水侧链结构也具有纤维素结构，可以通过疏水吸引作用与悬浮物相结合，同时长侧链结构可以大幅度增加卷扫面积，增加了与有机物的碰撞的机会。
(4)本发明通过在聚合物分子链中引入大量羟基结构，羟基结构可提高与有机物的结合能力，从而增强了絮凝剂的捕捉和吸附能力。
(5)本发明合成的所述改性絮凝剂对焦化污水具有极好的处理效果，具有COD、浊度和色度去除率高的优势，COD去除率可达到95％以上，浊度去除率达到96％以上，色度去除率达到90％以上，能够有效解决目前存在的焦化废水处理困难，COD、色度和浊度难以去除的问题。
（发明人：荣敏杰;孙建波;钟纹辉;许永升;于庆华;荣帅帅）