[发明专利]一种用于赤泥沉降的含硅丙烯酸类聚合物及其制备方法

说明书

本发明公布了一种用于赤泥沉降的含硅丙烯酸类共聚物，由以下原料进行合成：丙烯酸、丙烯酰胺、含硅烷的丙烯酸酯、抗金属剂、助溶剂和分散剂；通过调控丙烯酸、丙烯酰胺和含硅烷的丙烯酸酯的比例，制备一系列的共聚产物。本发明的丙烯酸类共聚物对重金属离子和有机物具有良好的絮凝效果，有望用于赤泥沉降及其他污水处理领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料合成技术领域，特别是涉及一种用于赤泥沉降的含硅丙烯酸类聚合物及其制备方法。

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之间的“瓶颈”，大大限制了我国氧化铝工业的发展。絮凝沉淀法是国内外普遍用来提高水质处理的一种既简便又经济的水处理方法。絮凝技术已发展成为现代城市给水和工业废水处理工业中的关键环节之一。絮凝剂的种类、性质和性能好话是关系到絮凝处理效果的关键因素。

聚丙烯酸类聚合物常被用来作为絮凝剂沉降金属离子，在水处理中得到了广泛的应用，其用量少，由于大分子的桥联作用，其絮凝速度快，受pH值及温度影响小，但在某些领域其絮凝效果未能满足要求，为进一步提高其絮凝效果，需对聚丙烯酸类聚合物进行修饰改性。如中国发明专利CN104724808A，将无机高分子絮凝剂与阳离子聚丙烯酰胺复合，但无机高分子絮凝剂中含有铝离子和铁离子，不利于对赤泥的絮凝效果。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种用于赤泥沉降的含硅丙烯酸类聚合物及其制备方法。本发明聚合物合成的成本较低、对赤泥具有良好的絮凝效果。

本发明的技术方案如下：

一种用于赤泥沉降的含硅丙烯酸类聚合物，所述聚合物所用单体为丙烯酸、丙烯酰胺和含硅烷的丙烯酸酯，所述含硅丙烯酸类聚合物由以下重量分数进行共聚：

所述含硅烷的丙烯酸酯为甲基丙烯酰氧甲基三甲基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲基硅烷、3-[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]甲基丙烯酸丙酯、3-[二乙氧基(甲基)甲硅烷基]甲基丙烯酸丙酯或丙烯酸3-(甲氧基二甲基硅烷基)丙酯。

一种用于赤泥沉降的含硅丙烯酸类聚合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将100份丙烯酸溶液与10～30份丙烯酰胺和0～30份含硅烷的丙烯酸酯混合搅拌至澄清透明，加入溶剂四氢呋喃，配置成15％～36％质量浓度的溶液，然后加入抗金属剂、助溶剂和分散剂；

(2)通入氮气排尽体系内的空气，加入0.05～3份的引发剂偶氮二异丁腈，在50℃～70℃下，调整搅拌转速为300～800r/min，反应6～12h后，得到含硅丙烯酸类聚合物。

所述丙烯酸溶液用氨水或氢氧化钠调节pH＝6～8。

所述抗金属剂为乙二胺四乙酸；所述助溶剂为尿素；所述分散剂为异丙醇，所述抗金属剂、助溶剂和分散剂的总质量占聚合体系质量的0.07％～1％。

本发明有益的技术效果在于：

本发明含硅烷的丙烯酸酯具有硅烷基团或硅氧烷基团，硅烷基团与金属离子直接存在螯合作用，硅氧烷基团会发生水解反应，水解反应产生的-R-Si-OH基团可以和重金属离子形成稳定的Si-O-M键，因此在聚丙烯酸类聚合物中引入含硅烷的丙烯酸酯，可有效提高对赤泥的沉降作用。

本发明制备的含硅丙烯酸类聚合物，是一类分子量高、稳定性好、毒性低的絮凝剂，制备过程简单，大大降低了成本，提高效益。同时引入了含有硅氧烷的链段，提高了絮凝效果，在絮凝剂中有一定的应用前景。

附图说明