一種疏水締合型聚合物絮凝劑及其製備方法和應用與流程
2023-08-06 10:26:46 1
技術領域：
本發明屬於高分子聚合和絮凝劑
技術領域：
，具體地說，涉及一種疏水締合型聚合物絮凝劑及其製備方法和應用。
背景技術：
：隨著科學技術的不斷進步，我國的工業化水平不斷提高，隨之而來的是工業汙水的處理問題。工業汙水對環境破壞能力極強，汙水處理問題受到人們越來越多的關注。絮凝是水處理技術中十分重要的一環，相比於其它技術，絮凝法具有效率高、成本低的特點。其中有機類絮凝劑相比於無機、微生物類絮凝劑，存在著絮凝速度快、用量少、鹽類和pH對絮凝效果影響小的特點。但是目前市面上缺少合適的有機類絮凝劑，因此，有待於研究新的有機類絮凝劑及其製備方法，用於汙水處理。技術實現要素：本發明提供了一種疏水締合型聚合物絮凝劑及其製備方法和應用，該聚合物絮凝劑以環氧氯丙烷、乙二胺、長碳鏈二甲基叔胺和一系列多乙烯多胺為原料，其合成工藝簡單、生產效率高、絮凝效率高。為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案予以實現：一方面，本發明提供了一種疏水締合型聚合物絮凝劑，其反應物原料以及摩爾比如下：環氧氯丙烷︰乙二胺︰長碳鏈二甲基叔胺︰多乙烯多胺=（1.5～2.6）︰1.0︰（0.5～1.5）︰（0.005～0.15）。其中，所述反應物原料以及摩爾比優選如下：環氧氯丙烷︰乙二胺︰長碳鏈二甲基叔胺︰多乙烯多胺=5.0︰2.0︰2.7︰0.10。進一步地，所述多乙烯多胺採用二乙烯三胺，三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一種或幾種的混合物；優選地，所述多乙烯多胺採用三乙烯四胺、四乙烯五胺中一種或兩者的混合物。其中，所述長碳鏈二甲基叔胺採用十二碳二甲基叔胺，十四碳二甲基叔胺，十六碳二甲基叔胺和十八碳二甲基叔胺中的一種或幾種的混合物。優選地，所述長碳鏈二甲基叔胺採用十六碳二甲基叔胺、十八碳二甲基叔胺中一種或兩者的混合物。另一方面，本發明還提供了上述疏水締合型聚合物絮凝劑的製備方法，包括以下步驟：按照上述反應物及其摩爾比提取原料，首先將蒸餾水、多乙烯多胺、乙二胺、長碳鏈二甲基叔胺加入帶有攪拌和回流裝置的反應器中，混合均勻，再緩慢滴加環氧氯丙烷保證體系溫度不超過30℃，滴加結束後升溫至65~70℃，恆溫反應4.5~5.0h，得到目標產物疏水締合型聚合物絮凝劑。其中，蒸餾水是乙二胺摩爾數的7～43倍。該反應為放熱反應，所以要緩慢滴加環氧氯丙烷，如果初期滴加過快，易造成反應物濃度過高，放熱集中，溫度急劇增加，進一步加速反應，進一步加速升溫，導致「爆沸」而難以控制。緩慢滴加，保證反應平穩進行，滴加單體結束，進一步升溫，保證反應完全。上述疏水締合型聚合物絮凝劑在汙水處理方面的應用。本發明聚合物絮凝劑可以用於處理高濁度，高色度的廢水，尤其適用於油田汙水處理。上述疏水締合型聚合物絮凝劑含有長碳鏈二甲基叔胺的疏水膠束微區和帶有正電荷的親水鏈組成，當帶有正電荷的親水鏈與汙水中帶負電荷的膠體中和並在疏水締合效應下相互纏結，形成大塊絮團快速沉降；在處理含油汙水時，疏水締合型絮凝劑可以將汙水中的油滴包裹起來，除油率高。與現有技術相比，本發明的優點和積極的效果是：本發明可以用於處理高濁度，高色度的廢水，尤其適用於油田汙水處理。1）效率高，較低用量處理汙水時絮凝率可達到90%以上；2）實驗證明，合成的疏水締合型聚合物與某些市售絮凝劑相比具有投加量少，絮凝效果好的優點；3）原料易得，反應條件溫和，後處理簡單；4）產品穩定性好，無毒，受環境幹擾小；5）生產過程中無廢物產生，是一種清潔無汙染的絮凝劑。在
發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本
發明內容部分並不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特徵和必要技術特徵，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護範圍。以下結合附圖，詳細說明本發明的優點和特徵。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1是為本發明所述疏水締合型絮凝劑的作用原理示意圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。應當理解，此處所描述的實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對於本領域公知的一些技術特徵未進行描述。為了徹底了解本發明，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本發明的施行並不限定於本領域的技術人員所熟習的特殊細節。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。以下結合附圖對本發明的實施例做詳細描述。本發明實施例基於有機類絮凝劑的優點並加以改進，公開一種生產效率高、合成工藝簡單、絮凝效率高的疏水締合型聚合物絮凝劑的製備方法，採用的技術方案是：將蒸餾水、乙二胺、長碳鏈二甲基叔胺和多乙烯多胺加入帶有攪拌和回流裝置的反應器中，緩慢滴加環氧氯丙烷，滴加結束後升溫，而後恆溫反應，得到目標產物，該製備條件溫和、後處理簡單、生產效率高，同時產物在處理汙水時具有用量少、絮凝效果好、性質穩定的優點，尤其適用於用於處理油田汙水。實施例1反應物：乙二胺+環氧氯丙烷+十六碳二甲基叔胺+二乙烯三胺將10.38kg（30份，576.67mol）水加入帶有回流和機械攪拌裝置的反應器中，控制攪拌速率在70～80r/min之間，加入3.43kg（57.07mol）乙二胺、11.55kg（42.86mol）十六碳二甲基叔胺和0.52kg（1.5份，5.04mol）二乙烯三胺，攪拌均勻後，用滴液漏鬥向體系中緩慢滴加9.25kg（99.98mol）環氧氯丙烷，約30min滴完，而後升溫至70℃，恆溫反應5h，即得到淡黃色粘稠狀的目標產物，即為疏水締合型聚合物絮凝劑。實施例2反應物：乙二胺+環氧氯丙烷+十六碳二甲基叔胺+三乙烯四胺將16.05kg（30份，891.67mol）水加入帶有回流和機械攪拌裝置的反應器中，控制攪拌速率在70～80r/min之間，加入3.43kg（57.07mol）乙二胺、20.79kg（77.14mol）十六碳二甲基叔胺和0.80kg（1.5份，5.47mol）三乙烯四胺，攪拌均勻後，用滴液漏鬥向體系中緩慢滴加13.22kg（142.89mol）環氧氯丙烷，約30min滴完，而後升溫至70℃，恆溫反應5h，即得到淡黃色粘稠狀的目標產物，即為疏水締合型聚合物絮凝劑。實施例3反應物：乙二胺+環氧氯丙烷+十八碳二甲基叔胺+四乙烯五胺將33.65kg（50份，1869.44mol）水加入帶有回流和機械攪拌裝置的反應器中，控制攪拌速率在70～80r/min之間，加入3.43kg（57.07mol）乙二胺、17.00kg（57.14mol）十八碳二甲基叔胺和0.67kg（1份，3.54mol）四乙烯五胺，攪拌均勻後，用滴液漏鬥向體系中緩慢滴加13.22kg（142.89mol）環氧氯丙烷，約30min滴完，而後升溫至70℃，恆溫反應5h，即得到淡黃色粘稠狀的目標產物，即為疏水締合型聚合物絮凝劑。上述疏水締合型聚合物絮凝劑可以用於處理高濁度，高色度的廢水，尤其適用於油田汙水處理。如圖1所示，為疏水締合型絮凝劑的除油作用原理示意圖，上述疏水締合型聚合物絮凝劑含有長碳鏈二甲基叔胺的疏水膠束微區和帶有正電荷的親水鏈組成，當帶有正電荷的親水鏈與汙水中帶負電荷的膠體中和並在疏水締合效應下相互纏結，形成大塊絮團快速沉降；在處理含油汙水時，疏水締合型絮凝劑可以將汙水中的油滴包裹起來，除油率高。應用實驗1.高嶺土汙水的配置：取60g化學純高嶺土粉末，加到1L蒸餾水中，400r/min攪拌20min，室溫下靜置養護24h。方法：取上述汙水1L，120r/min快速攪拌10min，加入上述實施例1-3製得的疏水締合型絮凝劑，保證絮凝劑的投加量為40mg/L，再40r/min慢攪拌3min，觀察現象，結果如表1示。表1實施例1實施例2實施例3首次形成絮團時間/s253050絮團相對大小較小大較大沉降時間/min202030絮凝率/%9398962.燒杯實驗方法：準確稱取0.4g高嶺土粉末於燒杯中，加入30mL水，再加入不同劑量的硫酸鋁（Al2(SO4)3），聚合氯化鋁（PAC），聚丙烯醯胺（PAM），聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC）和實施例2製得的疏水締合型聚合物絮凝劑，加水稀釋至100mL，120r/min快攪拌1min，而後45r/min慢攪拌3min，靜置10min後，取上清液在680nm處測定其吸光度，並按照公式1計算絮凝率，結果如表2示。（公式1）公式1中F為絮凝率，A為絮凝後吸光度，A0為絮凝前的吸光度。表2市售絮凝劑效果對比絮凝劑投加量/g/L絮凝率/%Al2(SO4)30.1278.1PAC6.0088.1PAM0.0290.8PDADMAC0.1496.9實施例2製得的疏水締合型聚合物絮凝劑0.0397.1由表2中可見，採用本發明製備方法製得的絮凝劑不僅原料易得，生產無三廢，能耗低，屬綠色工藝路線，並且採用本發明製備方法製得的絮凝劑投加量很少的情況下，絮凝率卻比市售絮凝劑都高。3.取油田汙水100mL，調節pH在5.0～6.5之間，加實施例2製得的疏水締合型聚合物絮凝劑，保證投加量為40mg/L，測定其除油率為95.1%。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。當前第1頁1 2 3