[发明专利]一种超声波引发的模板聚合阴离子聚丙烯酰胺合成方法

说明书

本发明属于阴离子絮凝剂制备领域，公开了一种超声波引发的模板聚合阴离子聚丙烯酰胺合成方法，以超声波为引发方式，以丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠为主要原料，以聚二甲基二烯丙基氯化铵DADMAC为模板剂。(1)称取一定量的丙烯酰胺和烯丙基磺酸钠配制成水溶液，用氢氧化钠或盐酸调节pH值，充入足量氮气，加入模板剂DADMAC；(2)置于超声波反应器中引发聚合反应；(3)置于水浴锅中熟化处理；(4)再取出合成得到的聚合物，用盐酸调节PH，酒精清洗后，烘干并磨粉，即得到所述的阴离子絮凝剂APAM。本发明工艺流程简单，反应周期短，对仪器设备无损害，安全环保无有毒副产物，成本低廉，产品性能优良，对处理赤铁矿废水具有良好的絮凝效果。

技术领域

本发明属于阴离子絮凝剂制备领域，尤其涉及一种超声波引发的模板聚合阴离子聚丙烯酰胺合成方法。

背景技术

随着我国工业发展的推进，工业污水排放量显著上升，以矿业废水为代表的含有重金属离子团的污水对于环境的污染程度普遍较大，其蕴含的重金属离子团被认为是可导致严重后果的污染源，若处理不当将会给水体和土壤带来严重的二次污染，对人类的生存环境造成极大的危害。提高水环境质量，保护水环境安全工作刻不容缓。故研究并合成新型、高效的除重金属离子团絮凝剂成为一个重要的课题。

阴离子絮凝剂APAM是一种带负电荷的有机高分子絮凝剂，引发方式主要有热引发聚合、高能电离射线辐射引发聚合、微波引发聚合、光引发聚合等。阴离子絮凝剂APAM主要通过吸附电中和、压缩双电层、吸附架桥、网捕卷扫等作用，使赤铁矿废水中带正电荷的胶体颗粒脱稳、碰撞、聚集、沉淀，以降低其高浊度，达到净化水体的目的。虽然阴离子絮凝剂性质稳定，具有用量少、净化水质优、无毒害、使用方便等优点，但其分子内部排列较混乱，阴离子单体所占比例较少，絮凝过程中其与胶粒之间的链接不牢固，无法中和足够多的正电荷胶体，故电中和效果差强人意，无法产生大而密实的絮体。

模板合成是阴离子型聚丙烯酰胺的合成新方法，阳离子模板的加入使阴离子基团聚集，同时阳离子模板长度的控制，可调控阴离子微嵌段的长度，降低阻聚，提高水中赤铁矿粒子的附着位点，但现有研究仅关注阳离子模板长度，对阳离子基团和阴离子基团匹配度关注较少。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种超声波引发的模板聚合阴离子聚丙烯酰胺的新型合成方法，解决现有阴离子絮凝剂APAM聚合链上阴离子单体比例少、排列混乱，絮凝剂分子量低导致絮凝效果不好的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超声波引发的模板聚合阴离子聚丙烯酰胺合成方法，其特征包括以下内容：

(1)称取一定量的的丙烯酰胺和烯丙基磺酸钠，加水溶解，搅拌配制成水溶液，水溶液中丙烯酰胺和烯丙基磺酸钠的质量占所述水溶液质量的30～40％；

(2)向步骤(1)水溶液中加入模板剂聚二甲基二烯丙基氯化铵DADMAC和引发剂VA044，其中，引发剂VA044的质量为丙烯酰胺和烯丙基磺酸钠质量的0.01～0.04％；

(3)用氢氧化钠或盐酸调节步骤(2)中水溶液pH至4～7后，附上塑料膜，向水溶液中充入氮气；

(4)将(3)中的水溶液置于超声波功率为30～40W，超声波频率为30～40KHz的超声波反应器中超声反应；

(5)超声反应结束后，将水溶液置于50～55℃的水浴锅中恒温水浴，熟化处理至水溶液粘稠，处理完成后，取出反应得到的聚合物，用盐酸调节PH后，用乙醇清洗，烘干并磨粉，即得到所述的阴离子絮凝剂APAM。

作为优选，步骤(2)模板剂选用聚乙二胺PAMAM，且模板剂聚二甲基二烯丙基氯化铵DADMAC与烯丙基磺酸钠的摩尔比为0.8～1.2:1。

作为优选，步骤(4)中超声处理时间为25～30min。

作为优选，步骤(5)中用盐酸将PH调节至2～3。