[发明专利]一种长支链多头的阳离子型聚丙烯酰胺及其用途

说明书

本发明提供了一种长支链多头的阳离子型聚丙烯酰胺及其用途。本发明提供的长支链多头的阳离子型聚丙烯酰胺在阳离子型聚丙烯酰胺的线性链上引入了一种结构特殊的含阳离子基团的静电络合延伸链，由此形成了对表面带有负电性的悬浮粒子具有强絮凝作用的新型聚丙烯酰胺类絮凝剂，可以有效提高絮凝效率，而且制备方法简便，无需高昂成本，非常适宜用于污水、污泥处理等领域，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及絮凝剂领域，具体涉及一种长支链多头的阳离子型聚丙烯酰胺及其作为絮凝剂的用途。

背景技术

聚丙烯酰胺由于其超高的分子量和优异的水溶性，成为了重要的水溶性高分子之一，在废水、污泥处理等领域中都起到了重要作用。伴随着我国社会经济的高速发展以及城市化、工业化进程的加快，污泥的产量逐年增加。2020年我国累计处理约3500万吨/年（含水率80%）的市政污泥。污泥成分复杂，含水率极高，含有大量颗粒小、亲水性强的有机物，脱水困难使其后续的堆放、运输、处理等工段难度骤增。

市政污泥主要由带负电荷的胶体粒子组成，分散粒子的粒径小，污泥含水率96%时密度仅为1.003-1.03 g/cm³，且因该类胶体粒子携带同类负电荷，在水中呈分散胶体的稳定态。阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）能与废水中的胶体粒子发生电中和及吸附架桥作用，促使体系中的胶体粒子脱稳、聚集、沉降，从而达到絮凝的目的。但目前的阳离子型聚丙烯酰胺存在絮凝效率低、絮凝效果差、品种单一、工况适应性差等问题。

因此，在聚丙烯酰胺类产品领域中，急需提高阳离子型聚丙烯酰胺的絮凝性能。

发明内容

为了解决普通阳离子型聚丙烯酰胺在絮凝性能方面的不足，本发明的目的是提供一种长支链多头的阳离子型聚丙烯酰胺，通过在阳离子型聚丙烯酰胺的线性链上引入含阳离子基团侧链，并引入两性离子小分子物质共同构筑静电引力形成的延伸链，由此形成一种吸附絮凝能力更强的阳离子型聚丙烯酰胺，可作为废水、污泥处理等领域的一种更高效的絮凝剂。

本发明提供的长支链多头的阳离子型聚丙烯酰胺通过以下过程制备：

S1：按重量份计，将30～45份丙烯酰胺、20～40份阳离子单体、0.005～0.01份乙二胺四乙酸四钠以及0.0002～0.0003份有机酸加入至水中配制成聚合液；

S2：将2～5份如式（1）所示结构的共聚单体与3-羟基-4-(三甲铵基)丁酸内盐盐酸盐以1:4～1:8的摩尔比混合并配制成水溶液，加入至所述聚合液中，调节所述聚合液的pH值为4～6之间；

S3：在惰性气体保护下，将0.0000025～0.000025份氧化剂、0.0000025～0.00003份还原剂以及0.0025～0.005份引发剂加入至所述聚合液中进行聚合反应；以及

S4：所述聚合反应结束后，取出所得胶体，造粒并烘干粉碎；

（1）

所述式（1）中，R₁选自氢或甲基，R₂选自甲基或乙基，R₃、R₄各自独立地选自C1～C4的直链亚烷基（即亚甲基、亚乙基、亚丙基和亚丁基），X^-选自Cl^-或Br^-。