一种有机高分子反相乳液及其在污泥脱水上的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种有机高分子反相乳液，丙烯酰胺单体、可自由基聚合的阳离子单体、金属络合剂、链转移剂、水、有机溶剂、第一乳化剂、第二乳化剂、引发剂、氧化剂、还原剂、反转助剂和适量的酸调节剂。通过此体系，可以聚合得到高分子量的聚丙烯酰胺聚合物，与此同时，能保证极低的残余单体量，以及较高的体系固含量，使固含量达到50～55％；本发明专利技术既可以保持反相乳液的稳定性，又能显著提高乳液的水溶解性，将此乳液应用于污泥絮凝时，可提高对污泥的絮凝速度，以及提高对污泥的脱水效果，并且泥饼的剥离效果优异。

An organic polymer inverse emulsion and its application in sludge dewatering

The invention discloses an organic polymer reverse emulsion, acrylamide monomer, free radical polymerized cationic monomer, metal complexing agent, chain transfer agent, water, organic solvent, first emulsifier, second emulsifier, initiator, oxidant, reductant, inversion assistant and appropriate acid regulator. Through this system, polymerized polyacrylamide polymers with high molecular weight can be polymerized. At the same time, it can ensure extremely low residual monomer quantity and high solid content of the system, so that the solid content can reach 50 to 55%. The invention can not only maintain the stability of the inverse emulsion, but also significantly improve the water solubility of the emulsion. When applying the emulsion to the sludge flocculation, the flocculation of the sludge can be enhanced. The coagulation rate and the dewatering effect of sludge are improved, and the peeling effect of mud cake is excellent.

【技术实现步骤摘要】
一种有机高分子反相乳液及其在污泥脱水上的应用
本专利技术涉及“污水/污泥”处理
，涉及一种有机高分子反相乳液及其在污泥脱水上的应用。
技术介绍
乳液通常是指由油分散在水中形成的胶体分散体。乳液聚合则是由单体和水在乳化剂作用下形成的乳状液中进行的聚合。将油溶性单体在水中即水包油(O/W)型的乳液聚合称为常规乳液聚合或者正向乳液聚合。而将水溶性单体借助油包水(W/O)型乳化剂分散在非极性液体中，形成油包水(W/O)型乳液经引发反应进行的聚合，称为反相乳液聚合。在反相乳液聚合中，水溶性聚合物是在连续油相内分散的水相(油包水型聚合物分散体)中产生的。形成的聚合物停留在分散的水滴中，不明显影响乳液的粘度。产物包含具有高平均分子量的聚合物，但却具有低粘度。这不仅比普通乳液具有优势，还比固体产物有优势。原因在于反相乳液聚合粘度低，易于处理，能够很容易的用适量的水来稀释并破乳。将反相乳液分散到含水体系中时，聚合物螺旋结构展开，导致体系的粘度显著增加。例如，当把1mL的油包水型乳液倒入到100mL的水(稀释100倍)中时，得到的聚合物溶液的粘度比油包水型乳液增加3～5倍。含水溶性均聚物和水溶性共聚物的油包水型聚合聚合物分散体现今已得到广泛使用，例如作为固体沉降的絮凝剂，特别是在水和工艺用水处理或者废水处理中。当前，我国处于经济的快速发展阶段，随之而来的水环境问题也日益突出。尤其是矿产开发、有机合成、石油化工、农药等工业的快速发展，使得大量贵金属与有机物进入水体，对水环境造成严重的污染。在众多水处理方法当中，混凝沉淀法作为提高水质处理效率的一种经济、简便的方法备受关注，其中有机高分子絮凝剂更是成为近年来的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的提供一种有机高分子反相乳液及其污泥脱水上的应用。本专利技术的方案是：一种有机高分子反相乳液，由包括下列重量份的原料制成：作为优选的技术方案，所述的可自由基聚合的阳离子单体为(烷基)丙烯酰氧基烷基三烷基卤化铵、(烷基)丙烯酰氧基烷基卤化铵、(烷基)丙烯酰胺基烷基三烷基卤化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、烯基三烷基卤化铵其中的一种，优选(烷基)丙烯酰氧基烷基卤化铵，更优选丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。作为优选的技术方案，所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、环己烷、庚烷卤代烷烃、异构石蜡、白油中的一种或多种。作为优选的技术方案，所使用的聚合引发剂为自由基型引发剂，合适的聚合引发剂是本领域技术人员所熟知的。可以是热引发剂(包括偶氮类引发剂/过氧化物类)，如水溶性的偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(AIBI)、偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA，V50)、过硫酸铵(APS)或过硫酸钾(KPS)；油溶性的偶氮二异丁腈(AIBN)或偶氮二异庚腈(ABVN)。也可以使用氧化还原引发剂，如使用氧化性的过氧化物类如过氧化氢类/碱金属或铵的过氧酸盐类与还原性的低价金属盐[如铜(I)；锰(II)；铁(II)]或亚硫酸盐等，也可以使用光引发剂或者直接利用辐射引发。作为优选的技术方案，所述第一乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪族聚氧乙烯基醚、山梨醇缩水甘油酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯基醚、芳香族聚氧乙烯基醚其中的一种或多种；所述第二乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪族聚氧乙烯基醚、山梨醇缩水甘油酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯基醚、芳香族聚氧乙烯基醚其中的一种或多种。作为优选的技术方案，第一乳化剂和第二乳化剂组成的复合乳化剂剂的HLB值为6～10。作为优选的技术方案，所述金属络合剂可以为本领域公知的任意一种螯合剂。优选情况下，所述螯合剂为选自乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、三乙二胺五乙酸、柠檬酸、柠檬酸盐和聚羟基丙烯酸、二乙烯三胺五乙酸五钠中的一种或多种。链转移剂为甲酸，酸调节剂为本领域公知的任意一种无机酸。优选情况下所述pH调节剂为硫酸和盐酸。，所述的反转助剂包括吐温60、吐温65、吐温80、吐温85、脂肪醇聚氧乙烯醚、Op10、AtlasG1086中一种或多种的混合物，HLB值控制在10～15之间。本专利技术还提供一种制备有机高分子反相乳液的方法，包括下列步骤：(1)将0～65重量份的丙烯酰胺、84～290重量份的可自由基聚合的阳离子单体、0.05～0.4重量份的金属络合剂、0.01～0.03重量份的链转移剂与100重量份的水混合形成水溶液，并用酸调节水溶液pH值为3；(2)将5～8.5重量份的第一乳化剂、3～13.1重量份的第二乳化剂与75～131重量份的有机溶剂形成油溶液；(3)将步骤1中所述水溶液与步骤2中油溶液混合，以形成油包水乳液，用均质设备将体系均化至粘度达到200mPa·s以上；(4)将体系除氧后，加入0.003～0.01重量份的偶氮类引发剂，使体系在聚合温度下进行聚合反应；(5)聚合结束后，将溶液加氧化还原引发体系，消耗残余单体；(6)加入0～4.2重量份的反转助剂进行调配。作为优选的技术方案，所述步骤5)中氧化还原引发体系中使用0.07～0.51重量份的氧化剂、0.7～2.1重量份的还原剂。作为优选的技术方案，所述还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钠、连二亚硫酸钠、氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铜、三乙胺、三乙醇胺、四甲基乙二胺其中的一种或多种。作为优选的技术方案，所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、溴酸钠、溴酸钾、双氧水、叔丁基过氧化氢、过氧化二苯甲酰其的一种或多种。本专利技术还提供了一种有机高分子反相乳液的应用，将权利要求1至9任意一项所述的有机高分子反相乳液应用于污泥脱水处理工艺上。由于采用了上述技术方案，一种有机高分子反相乳液，包括下列步骤(1)将0～65重量份的丙烯酰胺、84～290重量份的可自由基聚合的阳离子单体、0.05～0.4重量份的金属络合剂、0.01～0.03重量份的链转移剂与100重量份的水混合形成水溶液，并用酸调节水溶液pH值为3；(2)将5～8.5重量份的第一乳化剂、3～13.1重量份的第二乳化剂与75～131重量份的有机溶剂形成油溶液；(3)将步骤1中所述水溶液与步骤2中油溶液混合，以形成油包水乳液，用均质设备将体系均化至粘度达到200mPa·s以上；(4)将体系除氧后，加入0.003～0.01重量份的偶氮类引发剂，使体系在聚合温度下进行聚合反应；(5)聚合结束后，将溶液加氧化还原引发体系，消耗残余单体；(6)加入0～4.2重量份的反转助剂进行调配。本专利技术的优点：本专利技术提高了乳液中聚丙烯酰胺的分子量，又可降低体系中残余的单体量，本专利技术蒸出的水量恒定，可保持体系稳定的固含量；本专利技术通过反转助剂提高聚丙烯酰胺乳液的亲水性，将乳液的HLB值调高，既可增加乳液的速溶特性，又可保证乳液具有很好的稳定性；通过本专利技术提供的方法制备的聚乳液，将乳液产品在去离子水中以0.2重量％浓度溶解，15分钟可以完全溶解；产品固含量可稳定控制在50％左右；乳液产品中的聚丙烯酰胺的分子量可以达到1000万以上；将乳液应用于污泥时，可有效降低浊度，增加滤水速度并且对滤布剥离效果具有明显提高。附图说明：图1所示为本专利技术制备有机高分子反相乳液的示意图；图2所示为本专利技术制备有机高分子反相乳液的工艺流程图；图3所示为通过本专利技术所制备的有机高分子反相乳液不同离子度的固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机高分子反相乳液，其特征在于，由包括下列重量份的原料制成：

【技术特征摘要】
1.一种有机高分子反相乳液，其特征在于，由包括下列重量份的原料制成：。2.如权利要求1所述的一种有机高分子反相乳液，其特征在于：所述的可自由基聚合的阳离子单体为(烷基)丙烯酰氧基烷基三烷基卤化铵、(烷基)丙烯酰氧基烷基卤化铵、(烷基)丙烯酰胺基烷基三烷基卤化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、烯基三烷基卤化铵和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵其中的一种。3.如权利要求1所述的一种有机高分子反相乳液，其特征在于：所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、环己烷、庚烷卤代烷烃、异构石蜡、白油中的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种有机高分子反相乳液，其特征在于：所述第一乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪族聚氧乙烯基醚、山梨醇缩水甘油酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯基醚、芳香族聚氧乙烯基醚其中的一种或多种；所述第二乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪族聚氧乙烯基醚、山梨醇缩水甘油酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯基醚、芳香族聚氧乙烯基醚其中的一种或多种。5.如权利要求1所述的一种有机高分子反相乳液，其特征在于：所述第一乳化剂和第二乳化剂组成的复合乳化剂剂的HLB值为6～10。6.一种制备如权利要求1至5所述有机高分子反相乳液的方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)将0～65重量份的丙烯酰胺、84～290重量份的可自由基聚合的阳离子单体、0.05～0.4重量份的金属络...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴卷，
申请(专利权)人：湖北康创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42