[发明专利]一种丙烯酸铵/丙烯酰胺共聚型乳液絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成、矿物提取和环保技术领域，涉及一种能有效实现氧化铝工业中赤泥沉降的阴离子型乳液絮凝剂及其制备方法。

背景技术

赤泥是氧化铝生产过程中生成的废料，它质感松软，流动性差，粒径小，易结疤，液固颗粒之间密度差亦小。随着国内氧化铝工业的发展，赤泥的分离作业逐渐成为氧化铝生产工艺中的“瓶颈”，大大限制了我国氧化铝生产工业的发展。絮凝沉降法是当前国内外在氧化铝工业赤泥分离中广泛采用的方法。合成高分子絮凝剂较之早期的天然高分子絮凝剂，以其良好的凝聚效果、用料少、操作简单、经济性好等优点，在氧化铝生产工业中起到了不可替代的作用。

近几年，国内外关于絮凝剂的研究逐渐增多，但大多采用水溶液聚合法合成产物，如中国发明专利CN101942052A、CN101831030A，通过水溶液聚合法得到的絮凝剂大多为粉状或粒状，其吸湿性强，导致有效成分下降，而且溶解速度极慢，大大提高了使用成本。虽然目前各国学者对乳液絮凝剂的研究热情也在提高，但所研究的大多为丙烯酰胺絮凝剂，如中国发明专利CN101845105A，或是单一的羧酸盐絮凝剂，如发明专利CN101544454A，由于所含官能团单一，与赤泥作用力较弱，絮凝沉降效果较差，而且丙烯酰胺存在单体残留毒性问题，不利于人的健康，对环境也会造成污染。随着环保要求的加强，更多适用性强、环境污染小的絮凝剂的研制，也将有助于氧化铝工业的发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种阴离子型丙烯酸铵/丙烯酰胺共聚型乳液絮凝剂及其制备方法，从而解决传统水溶液聚合法得到的粉状或粒状絮凝剂溶解速度慢、用量大等问题，以及改善含单一官能团絮凝剂沉降性能差、环境污染严重等缺点。

本发明公开了一种丙烯酸铵/丙烯酰胺共聚型乳液絮凝剂，所述共聚物的分子式为：(CH₂CHCOONH₄)_m(CH₂CHCONH₂)_n。

本发明还公开了一种丙烯酸铵/丙烯酰胺共聚型乳液絮凝剂及其制备方法，制备步骤如下：

(1)将一定量的丙烯酸与氨水混合，在冰浴条件下进行中和反应，制得丙烯酸铵溶液；

(2)将一定量的丙烯酰胺溶解于水，配成丙烯酰胺溶液；

(3)将丙烯酸铵溶液与丙烯酰胺溶液混合搅拌，在其中加入质量为体系总质量的0.005％～0.4％的反应助剂，搅拌至完全溶解，制得水相；

(4)在连续相中加入质量为体系总质量的2％～12％的乳化剂，搅拌均匀，制得油相；

(5)将油相转移到反应瓶中，控制400r/min左右的转速搅拌，通入氮气排尽体系内的空气，在30℃水浴条件下，调整搅拌转速为800～1200r/min滴入步骤(3)中制得的水相，待水相滴完后，继续搅拌，使其充分乳化；

(6)控制100～300r/min转速搅拌与水浴温度40℃～90℃，反应6～12h后，得到丙烯酸铵/丙烯酰胺共聚型乳液絮凝剂；

在上述步骤中，其中，在(3)、(4)、(5)任意步骤中加入引发剂，所述引发剂质量为体系总质量的0.005％～0.4％。

所述引发剂的加入方式为：将水溶性引发剂加入所述水相中；或者将油溶性引发剂加入所述油相中；或者将任意比例的水溶性引发剂和油溶性引发剂分别加入所述水相和所述油相中。

所述的引发剂为油溶性引发剂过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰、叔丁基过氧化物、过氧化二碳酸二异丙酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、氮，氮-二甲基苯胺中的一种或几种；或者为水溶性引发剂过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、2,2’-偶氮双(2-脒唑啉丙烷)盐酸盐、2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或几种；或者为油溶性引发剂、水溶性引发剂复合使用。

步骤(1)和(2)中丙烯酸铵与丙烯酰胺的摩尔质量比为1:1～4:1。

步骤(3)中所述的反应助剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、尿素中的一种或几种。

步骤(4)中连续相与步骤(3)中水相的质量比为0.6:1～1.4:1，所述的连续相是环己烷、异辛烷、十二烷、十四烷、异构烷烃、白油、航空煤油、液体石蜡中的任一种。