[发明专利]一种聚脒化合物、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种聚脒化合物、其制备方法及应用。所述聚脒化合物的制备方法包括：A)在阴离子型聚电解质存在下，将原料单体在引发剂的作用下进行聚合反应，得到乳液状分散体；所述原料单体包括N‑乙烯基甲酰胺和丙烯腈；B)将乳液状分散体与酸溶液混合，进行脒化反应，得到聚脒化合物。本发明通过向N‑乙烯基甲酰胺和丙烯腈聚合反应体系中加入适量阴离子型聚电解质制备预聚物，使得聚合反应产物或齐聚物稳定地从反应介质水中析出，得到乳液状产物，微观上形成分散均匀的高分子液滴，经酸化后即可得到高分子量、高电荷密度含有脒结构单元的聚脒化合物，该高分子材料用于污泥脱水，可以获得较优的污泥脱水效果。

技术领域

本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种聚脒化合物、其制备方法及应用。

背景技术

随着我国经济社会的高速发展，工业废水及生活污水的排放量日益增加，污水处理后的污泥产量也持续上升。未经处理的污泥进入天然环境，不但会污染环境，还会造成能源及资源的浪费。研发新的方法，提高污泥脱水效果，降低污泥含水率，是当前污泥处理领域的研究热点。

阳离子型聚丙烯酰胺是目前使用广泛的污泥脱水剂，但传统的阳离子型聚丙烯酰胺阳离子电荷密度低，且在分子链中分布分散，在絮凝过程中无法充分发挥其电中和作用，从而限制了其在污泥脱水中的应用。

分子链中带有五元环脒结构的聚脒是一类阳离子型水溶性高分子，其电荷密度高、结构稳定、水溶性好，在工业及市政污泥脱水以及废水处理方面已显现出重要作用，引起了国内外学者及工程技术人员的广泛关注。

中国专利CN103819607A公开了一种以N-乙烯甲酰胺与丙烯腈为原料，通过溶液聚合和脒化两个步骤制备阳离子聚脒污泥脱水剂的合成方法，所制备的产物与阳离子型污泥脱水剂相比较，具有更佳的污泥脱水速度。但由于第一步预聚物的制备中采用水溶液聚合方法，开始反应后形成的预聚物或齐聚物不溶于水，产物通过相分离的原理沉淀析出，即发生了沉淀聚合。而常规沉淀聚合所制备聚合产物的形貌通常不规则，为块状物，尺寸分布宽。

中国专利CN1075426A公开了一种基于聚脒的絮凝剂的制备方法，其采用了向羧甲基纤维素水溶液中加入N-乙烯甲酰胺和丙烯腈单体进行聚合制备预聚物，然后再进行高温酸化的方法制备阳离子型聚脒絮凝剂，其在矿井废水处理中效果显著，但该制备方法也属于常规的沉淀聚合。

中国专利CN112456757A介绍了一种反相乳液聚合的方法制备N-乙烯甲酰胺和丙烯腈预聚物，然后再进行高温酸化的方法制备阳离子型聚脒絮凝剂。该类方法所制备的产物具有分子量高、电荷密度大、稳定性好等优点，但由于在反应体系中加入了大量的表面活性剂和油相(即煤油)，势必造成成本的增加和使用过程中对环境的二次污染。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚脒化合物、其制备方法及应用，本发明制备的聚脒化合物用于污泥脱水，可以获得较优的污泥脱水效果。

本发明提供了一种聚脒化合物的制备方法，包括以下步骤：

A)在阴离子型聚电解质存在下，将原料单体在引发剂的作用下进行聚合反应，得到乳液状分散体；所述原料单体包括N-乙烯基甲酰胺和丙烯腈；

B)将所述乳液状分散体与酸溶液混合，进行脒化反应，得到聚脒化合物。

优选的，步骤A)中，所述阴离子型聚电解质包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠、聚2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸钠和聚衣康酸中的至少一种；

所述阴离子型聚电解质的特性粘数为2.10～3.30dl/g。

优选的，步骤A)中，所述引发剂包括硫酸铵与亚硫酸氢钠的混合物、VA044和V50中的至少一种。

优选的，步骤A)中，所述原料单体中，N-乙烯基甲酰胺的摩尔含量和丙烯腈的摩尔含量之比为30％～70％：70％～30％。