高分子絮凝剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种高分子絮凝剂、其制备方法及应用。该制备方法包括：在保护性气氛中，将1重量份的3-丙烯酰胺基苯硼酸和丙烯酰胺单体的共混物与50～200重量份的溶剂充分混合形成溶液，再将所述溶液加热至预设温度，并分批加入引发剂，进行聚合反应；待所述聚合反应结束后，将所获反应混合物冷却后进行渗析分离，随后对所得物进行干燥处理从而得到所述高分子絮凝剂。本发明专利技术高分子絮凝剂的制备工艺简单成熟，生产成本低廉环保，操作易于控制，且所获聚合产物具有絮凝效果优异、用量少，作用速度快，性质稳定等优点，同时对锌、铅、镉等重金属离子具有格外优异的去除效果，可以作为新型絮凝剂和泥饼脱水剂，在水处理行业有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
高分子絮凝剂、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种污水净化剂，具体涉及一种高分子絮凝剂、其制备方法和应用，属于工业废水处理领域。
技术介绍
随着现代工业的快速发展及人们生活质量的不断提高，用水量在急剧增加，引起了水资源的匮乏。污水净化处理后再利用将成为解决这一难题的重要途径之一。目前，在污水净化过程中，絮凝沉淀是一种比较广普及经济实用的方法。絮凝剂是一种常见的水处理化学品，它的使用不仅可以降低水的浊度、色度等感官指标，而且还可以去除多种高分子有机物、胶体微粒、重金属离子和某些放射性物质。当前，国内外应用比较广的絮凝剂主要分为无机盐类絮凝剂和有机高分子絮凝剂两大类。无机盐类絮凝剂主要分为铝盐和铁盐。常用的铁盐有聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)；铝盐有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)。铁盐溶液有较强的腐蚀性，在处理废水过程中，易造成设备的腐蚀，此外还存在处理后的水的色度较高的问题。而铝盐在处理废水时，存在水中残留量高的缺陷，易导致二次污染，进入人体后可诱发老年痴呆症、铝性骨病、铝性贫血症等。与无机类絮凝剂相比较，有机高分子类絮凝剂的分子量较大，种类繁多，具有用量少，絮凝速度快，受共存盐类、pH值及温度影响小，无腐蚀性等优点，而且一般有机高分子絮凝剂中含有-OH、-NH-、-SO3、-COO-等一种或多种带电基团，可呈现网状、链状、环状等结构，有利于重金属、胶体微粒等污染物进入絮体，体现优良的脱色性。因此，有机高分子类絮凝剂在工业领域备受关注与欢迎。聚丙烯酰胺就是近年来开发的一种用于水处理的产品，其分子中含有大量的酰胺基(-CONH2)，可以通过分子链中特有-CONH2官能团与悬浮物发生吸附架桥作用。但是其对废水中的重金属离子的处理效果较弱，这在很大程度上限制了它的使用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具有优良絮凝效果的高分子絮凝剂，以克服现有技术的不足。本专利技术的另一目的在于提供一种制备所述高分子絮凝剂的方法，其具有工艺简单，成本低廉等优点。本专利技术的再一目的在于提供前述高分子絮凝剂于净化污水中的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种高分子絮凝剂的制备方法，包括：(1)在保护性气氛中，将1重量份的3-丙烯酰胺基苯硼酸和丙烯酰胺单体的共混物与50～200重量份的溶剂充分混合形成溶液，再将所述溶液加热至预设温度，并分批加入引发剂，进行聚合反应；(2)待所述聚合反应结束后，将所获反应混合物冷却后进行渗析分离，随后对所得物进行干燥处理从而得到所述高分子絮凝剂。作为较佳实施方案之一，其中3-丙烯酰胺基苯硼酸与丙烯酰胺单体的摩尔比为1:4～1:20。进一步的，所述溶剂包括蒸馏水、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺或异丙醇中的任一种或两种以上的组合物，但不限于此。进一步的，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化叔丁酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐、过氧化二苯甲酰、2,2'-偶氮双(2-甲基丙酰胺)二盐酸盐之中的任一种或两种以上的组合物，但不限于此。显然的，其中引发剂的用量可与3-丙烯酰胺基苯硼酸、丙烯酰胺单体相当或稍过量。作为较佳实施方案之一，步骤(1)包括：将所述溶液加热至50℃～80℃，并在伴以搅拌的情况下向所述溶液内缓慢滴加引发剂进行聚合反应，反应的时间为6～24h。作为较佳实施方案之一，步骤(2)包括：将步骤(1)所获反应混合物降至室温，并转移入截留分子量为12000～14000的渗析袋中进行分离，分离时间为1～5天，随后将所得物进行冷冻干燥，从而获得所述高分子絮凝剂。更为具体的，在一实施案例中，该制备方法可以包括：(A)在氮气保护条件下，将1重量份的3-丙烯酰胺基苯硼酸与丙烯酰胺单体的共混物与50～200重量份的溶剂进行混合并匀速搅拌使之充分溶解；随后将该溶液加热至50℃～80℃并在100～400rpm的搅拌速度下缓慢的滴加引发剂。待引发剂滴加完毕后，再进行6～24h的聚合反应。(B)反应结束后，将反应混合物降至室温并收集至截留分子量为12000～14000的渗析袋中进行分离，分离时间为1～5天，随后将所得物进行冷冻干燥处理从而得到最终产物。由前述任一种方法制备的高分子絮凝剂，其数均分子量为150万～400万。一种废水絮凝剂或泥饼脱水剂，包括所述的高分子絮凝剂。一种污水净化方法，包括：按2mg/L～50mg/L的添加量将所述高分子絮凝剂加入污水，至少使污水中的悬浮物及重金属离子形成絮凝物而沉降，从而实现污水的净化。进一步的，所述重金属离子包括锌、铅或镉离子，且不限于此。例如，其中的一种应用方案可以包括：将所述高分子絮凝剂加入造纸废水中，处理水中的重金属离子及胶体微粒等污染物。相对于现有技术，本专利技术的优点包括：提供了一种通过3-丙烯酰胺基苯硼酸与丙烯酰胺两种单体共聚合成高分子絮凝剂的工艺，工艺简单成熟，生产成本低廉，安全无毒，绿色环保，且操作易于控制，而所获聚合产物(PAM-APBA)中的-CONH2基团对于胶体微粒具有更强的架桥吸附作用，可生成大尺寸的矾花絮体，絮凝效果优异，且具备用量少，作用速度快，性质稳定等优点，此外，通过测试，本案专利技术人还非常意外的发现，该聚合产物对锌、铅、镉等重金属离子具有格外优异的去除效果，可以作为新型絮凝剂和泥饼脱水剂，在水处理行业有广阔应用前景。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例1所获高分子絮凝剂的1HNMR谱图；图2是本专利技术实施例1所所获高分子絮凝剂的UV谱图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。下面结合附图和若干实施案例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1：在氮气保护的条件下，将1.812克的3-丙烯酰胺基苯硼酸与2.955克的丙烯酰胺的共混物与550克10w％的甲醇水溶液进行混合并匀速搅拌使之充分溶解；随后将该溶液加热至50℃并在100～400rpm的搅拌速度下缓慢的滴加6毫克的偶氮二异丁基脒盐酸盐。待偶氮二异丁基脒盐酸盐滴加完毕后，再进行10h的聚合反应。反应结束后，将反应剩余物降至室温并收集至截留分子量为12000～14000的渗析袋中进行分离，分离时间为1天，随后将所得物进行冷冻干燥处理从而得到最终产物，即高分子絮凝剂(1HNMR和UV图谱请参阅图1-图2)，其数均分子量为150万～400万。在干燥环境下，该高分子絮凝剂可长期稳定存放2年以上。实施例2：在氮气保护的条件下，将1.242克的3-丙烯酰胺基苯硼酸与4.231克的丙烯酰胺共混物与400克15w％的异丙醇水溶液进行混合并匀速搅拌使之充分溶解；随后将该溶液加热55℃并在100～400rpm的搅拌速度下缓慢的滴加7毫克过氧化叔丁酯。待过氧化叔丁酯滴加完毕后，再进行6h的聚合反应。反应结束后，将反应剩余物降至室温并收集至截留分子量为12000～14000的渗析袋中进行分离，分离时间为2天，随后将所得物进行冷冻干燥处理从而得到最终产物，即高分子絮凝剂，其数均分子量为150万～400万。在干燥环境下，该高分子絮凝剂可长期稳定存放2年以上。实施例3：在氮气保护的条件下，将1.223克的3-丙烯酰胺基苯硼酸与5.832克的丙烯酰胺共混物与1000克20w％的乙醇水溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于包括：（1）在保护性气氛中，将1重量份的3‑丙烯酰胺基苯硼酸和丙烯酰胺单体的共混物与50～200重量份的溶剂充分混合形成溶液，再将所述溶液加热至预设温度，并分批加入引发剂，进行聚合反应；（2）待所述聚合反应结束后，将所获反应混合物冷却后进行渗析分离，随后对所得物进行干燥处理从而得到所述高分子絮凝剂。

【技术特征摘要】
1.一种污水净化方法，其特征在于包括：按2mg/L～50mg/L的添加量将数均分子量为150万～400万的高分子絮凝剂加入污水，至少使污水中的悬浮物及重金属离子形成絮凝物而沉降，从而实现污水的净化；其中，所述高分子絮凝剂的制备方法包括：(1)在保护性气氛中，将1重量份的3-丙烯酰胺基苯硼酸和丙烯酰胺单体的共混物与50～200重量份的溶剂充分混合形成溶液，再将所述溶液加热至预设温度，并分批加入引发剂，进行聚合反应；(2)待所述聚合反应结束后，将所获反应混合物冷却后进行渗析分离，随后对所得物进行干燥处理从而得到所述高分子絮凝剂。2.根据权利要求1所述的污水净化方法，其特征在于：3-丙烯酰胺基苯硼酸与丙烯酰胺单体的摩尔比为1:4～1:20。3.根据权利要求1所述的污水净化方法，其特征在于：所述溶剂包括蒸馏水、甲醇、乙醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，余光华，龙柱，王建华，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32