[发明专利]一种含疏水基团的阳离子型三元共聚物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明公开了一种含疏水基团的阳离子型三元共聚物，本发明还公开了该含疏水基团的阳离子型三元共聚物的其制备方法与应用。

背景技术

由于经济水平的提高，生活污水产生量与日俱增。经济越发达、人口越密集的地区水体环境的破坏越严重，由于河湖底泥颗粒细小，相对密度小，不易下沉、压实，含水量高而不易脱水，因此在剩余污泥处理过程中必须加入高性能污泥脱水絮凝剂。有机高分子絮凝剂是一种拥有优良絮凝作用的聚合物，相对于无机高分子絮凝剂，具有用量小，絮凝能力强，絮凝速度快等优点，尤其在提高絮体机械强度及其脱水效率方面作用更为突出，因此有机高分子絮凝剂的生产和应用发展很快。有机高分子絮凝剂主要分为阴离子型、阳离子型和两性型，其中阳离子型高分子絮凝剂因其具有高电荷密度、杀菌等特点，对带负电的污泥颗粒有较好的絮凝效果而成为污泥脱水的首选絮凝剂。目前阳离子型高分子絮凝剂的合成主要有甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)等与丙烯酰胺(AM)共聚制备，其中丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)反应活性最高，但因聚合度不易控制以及国内产品尚不成熟等原因导致使用受到限制；二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)具有较高的电荷密度，但反应活性较低，生成的共聚物分子量较小，絮凝效果不佳；沈一丁等人研究了丙烯酰胺(AM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸十八酯(OA)的共聚合，并用于对造纸废水的絮凝，但是这种聚合物对底泥的絮凝作用非常有限，而甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)具有较高的反应活性，且易制得较高分子量的共聚物，兼具一定的疏水性，所以本发明采用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)作为阳离子单体，实验证明所生成的共聚物对底泥有良好的絮凝效果。

近年来，也有不少研究指出疏水单体的加入能够提高其絮凝效果，增强污泥的脱水性能，从而提高污泥脱水率。陈鸿等人研究了丙烯酰胺(AM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酸丁酯(BA)的共聚合，并作为絮凝剂使用，由于丙烯酸丁酯(BA)与水有较大程度的互溶，疏水性不强，难以起到较好的脱水作用，而丙烯酸十八酯(OA)完全不溶于水，具有强烈的疏水性，能显著提高底泥的脱水率。目前主要采用以下几种方法合成带疏水基团的高分子絮凝剂：(1)机械分散法，(2)胶束共聚法，(3)反相乳液或反相微乳液聚合法，(4)共溶剂法，其中胶束聚合法工艺简单，成本低，分子量与疏水性能可控，成为目前广泛采用的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种污泥脱水率高的含疏水基团的阳离子型三元共聚物。

本发明的另一目的是提供一种含疏水基团的阳离子型三元共聚物的制备方法。

本发明的还有一目的是提供一种含疏水基团的阳离子型三元共聚物在含泥污水絮凝脱水中的应用。

按照本发明提供的技术方案，所述含疏水基团的阳离子型三元共聚物具有以下结构：

所述含疏水基团的阳离子型三元共聚物的固含量为20％～30％，特性粘度为400～700cm³·g^-1，阳离子度为10％～50％。

上述含疏水基团的阳离子型三元共聚物的制备方法包含如下步骤：

a、称取摩尔比为(89.5～46.5)∶(10～50)∶(0.5～3.5)的丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与丙烯酸十八酯备用，三种物质总量计为总单体量；

b、将步骤a称取的丙烯酰胺及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入反应容器中，再在反应容器中加入占总单体量0.5％～2wt％的尿素及占总单体量6％～7wt％的阳离子表面活性剂，最后加入去离子水并搅拌，使反应容器中的混合物溶解，去离子水的加入量与总单体量重量比为(70～80)∶(20～30)；

c、将步骤b反应容器中的混合液升温至30～35℃，再加入丙烯酸十八酯并搅拌；

d、在步骤c的混合溶液中加入占总单体量0.1％～0.3wt％的引发剂，保温至30～35℃进行聚合反应，3～6h后得到半透明或乳白色的胶状产物；

e、产物倒入丙酮中，使其沉淀，取出沉淀物后将沉淀物再用乙醇抽提24h后即得含疏水基团的阳离子型三元共聚物。

所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。所述引发剂为过硫酸铵、亚硫酸氢钠与2，2′-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐按重量比为2∶1∶1的混合物。

上述疏水阳离子型三元共聚物在含泥污水絮凝脱水中的应用。