【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气净化工业废水处理，具体地涉及一种全氟烷基取代的烯丙基季铵盐及制备方法、共聚物及制备方法和应用、处理废水的方法。
技术介绍
1、由于我国积极推动能源结构绿色转型，天然气作为绿色高效低碳化石能源发挥着举足轻重的作用。众所周知，在含硫天然气、页岩气以及致密气的勘探开发、生产集输和净化加工等过程中会产生高盐有机工业废水。特别是，近些年来深层、超深层含硫天然气的大力开发，天然气工业高盐有机废水的总产排量不断增加。例如，天然气净化厂尾气氧化吸收工艺已逐步应用于天然气净化。该工艺流程是通过将天然气净化厂硫磺回收装置尾气中各种硫化物直接焚烧，转化成so2并在冷却之后利用高度选择性有机胺吸收so2，其中有机胺吸收溶液可以在高温下再生并循环使用，同时再生的高浓度so2气体返回硫磺回收装置，但是该工艺的胺液净化环节会产排大量的高硫酸盐有机胺工业废水，亟需处理。
2、混凝-絮凝法广泛应用于天然气净化工业废水处理。该方法的关键在于使用适宜的絮凝剂。有机高分子、无机、微生物型和复合型絮凝剂等是较为普遍常用的絮凝剂，其中聚丙烯酰胺类聚合物絮凝剂研究、应用最为广泛。然而，针对成分较复杂的高硫酸盐、高有机胺天然气净化工业废水，常规阳离子型聚丙烯酰胺类絮凝剂往往因耐盐性差，在高盐下易发生分子链卷曲，丧失架桥能力，无法达到较好的絮凝处理效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的常规阳离子型聚丙烯酰胺类絮凝剂耐盐性差，在高盐下易发生分子链卷曲、丧失架桥能力，无法达到
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，其中，所述季铵盐具有式（1）所示的结构，
3、式（1），其中，r1与r2独立地选自甲基或乙基；n为4-11的整数。
4、本专利技术第二方面提供一种全氟烷基取代的烯丙基季铵盐的制备方法，其中，所述方法包括：将n,n-二甲基烯丙基胺或n,n-二乙基烯丙基胺与全氟烷基卤烷进行亲核取代反应，得到所述全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，其中，n,n-二甲基烯丙基胺或n,n-二乙基烯丙基胺与全氟烷基卤烷的摩尔比为1：1.2-1.5。
5、本专利技术第三方面提供一种由本专利技术第二方面提供的制备方法制得的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐。
6、本专利技术第四方面提供一种共聚物，其中，所述共聚物包含：来自丙烯酰胺的结构单元a和来自全氟烷基取代的烯丙基季铵盐的结构单元b，其中，所述全氟烷基取代的烯丙基季铵盐为本专利技术所述的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，所述结构单元a：结构单元b的摩尔比为196-199:1-4。
7、本专利技术第五方面提供一种共聚物的制备方法，其中，该方法包括：在引发剂和保护气体存在下，将丙烯酰胺与含氟阳离子疏水单体进行聚合反应，得到所述共聚物。
8、本专利技术第六方面提供一种由本专利技术第五方面提供的制备方法制得的共聚物。
9、本专利技术第七方面提供上述的共聚物在废水处理中作为絮凝剂的应用。
10、优选地，所述废水为天然气净化工业废水。
11、本专利技术第八方面提供一种处理天然气净化工业废水的方法，其中，将絮凝剂加入所述天然气净化工业废水中，并搅拌，其中，所述天然气净化工业废水是含有1-4%硫酸盐的有机胺废水；
12、优选地，所述絮凝剂为上述的共聚物。
13、通过上述技术方案，本专利技术的共聚物是在聚丙烯酰胺中引入含氟阳离子疏水部分，由于含氟疏水基团能够发生聚集，使得本专利技术的共聚物分子在水溶液中时，根据浓度不同，疏水基团在静电、氢键或范德华力作用下进行分子内、分子间缔合，当达到临界缔合浓度后，共聚物分子间缔合成聚集体结构，形成一种巨大的三维网状结构，溶液的表观黏度大幅度增加。通过引进含氟疏水基团，能够缩短絮凝剂的絮凝时间，提高絮凝效果。将本专利技术共聚物作为絮凝剂，与常规阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂分别加入4%硫酸钠溶液中，比较两种絮凝剂在盐溶液中的结构变化，结果如图1、2所示，从图1可以看出，本专利技术共聚物在4%硫酸钠溶液中，通过冷冻扫描电子显微镜表征观察，仍然具有三维网络结构，显现出强烈的疏水缔合效应，具有较好的架桥能力，而从图2可以看出，常规阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂在高盐下发生了分子链卷曲，形成片状样的溶液结构，其架桥能力严重减弱。分别将本专利技术共聚物絮凝剂和常规阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂用于硅藻土悬浮液模拟高盐废水（含4%硫酸钠）的处理中，利用分光光度计测定处理后模拟高盐废水的上清夜的透光率，比较在一定投加浓度范围内，两种絮凝剂对模拟高盐废水的絮凝处理效果，结果如图3所示，从图3可以看出，使用本专利技术共聚物絮凝剂处理后的模拟高盐废水的上清夜透光率可以达到93％以上，而且当共聚物絮凝剂投加浓度为12mg/l时，该上清夜的透光率达到最大99.75%，这是因为共聚物絮凝剂不仅带有正电荷可以中和硅藻土悬浮物的电荷，发生聚并，而且其强烈的疏水缔合效应，在硫酸盐下架桥能力突出，促进形成大的絮体，从而更好地絮凝沉降模拟高盐废水中的硅藻土悬浮物；而使用常规阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂处理后的模拟高盐废水的上清夜透光率比较差，且随着常规阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂投量的加大，上清液透光率的增加并不大，说明常规阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂对模拟高盐废水中的硅藻土悬浮物的絮凝去除效果不佳，这是因为常规阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂在高盐下发生分子链卷曲，正电荷被包埋于卷曲的分子链内，同时架桥能力也被严重削弱，不能很好地絮凝沉降模拟高盐废水中的硅藻土悬浮物。
14、另外，本专利技术合成的作为含氟阳离子疏水单体的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐具有表面活性，能够很好地分散到水中，不需要外加其他小分子表面活性剂对疏水单体进行增溶，避免了小分子表面活性剂的使用，所得的共聚物后处理容易且不会对环境造成污染；本专利技术共聚物的制备采用水溶液二元共聚的方法，制备流程简单，易于操作，便于控制，并能直接调整季铵盐的投料比例，即可改变共聚物的阳离子度，不需要引入其他的阳离子单体。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，其特征在于，所述季铵盐具有式（1）所示的结构，
2.根据权利要求1所述的季铵盐，其中，所述季铵盐的临界胶束浓度为0.3-7mmol/L；
3.一种全氟烷基取代的烯丙基季铵盐的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将N,N-二甲基烯丙基胺或N,N-二乙基烯丙基胺与全氟烷基卤烷进行亲核取代反应，得到所述全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，其中，N,N-二甲基烯丙基胺或N,N-二乙基烯丙基胺与全氟烷基卤烷的摩尔比为1：1.2-1.5。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述亲核取代反应的温度为35-55℃，时间为6-24h；
5.一种由权利要求3或4所述的制备方法得到的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐。
6.一种共聚物，其特征在于，所述共聚物包含：来自丙烯酰胺的结构单元A和来自全氟烷基取代的烯丙基季铵盐的结构单元B，其中，所述全氟烷基取代的烯丙基季铵盐为权利要求1-2和5中任意一项所述的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，所述结构单元A：结构单元B的摩尔比为196-199：1-4。
7.根据权利要
8.根据权利要求6或7所述的共聚物，其中，所述共聚物的重均分子量为2×106-6.5×106g/mol，临界缔合浓度为0.1-0.3%。
9.一种共聚物的制备方法，其特征在于，该方法包括：在引发剂和保护气体存在下，将丙烯酰胺与含氟阳离子疏水单体进行聚合反应，得到所述共聚物；其中，所述含氟阳离子疏水单体为权利要求1-2和5中任意一项所述的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述引发剂选自过硫酸钠、亚硫酸钠、偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种或几种；
11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其中，丙烯酰胺与所述含氟阳离子疏水单体的摩尔比为100：0.5-2.5，优选为100：0.7-2。
12.根据权利要求9-11所述的制备方法，其中，所述聚合反应的温度为40-55℃，时间为4-8h，优选所述聚合反应的温度为45-50℃，时间为5-7h；
13.一种由权利要求9-12中任意一项所述的制备方法得到的共聚物。
14.权利要求6-8和13中任意一项所述的共聚物在废水处理中作为絮凝剂的应用。
15.根据权利要求14所述的应用，其中，所述废水为天然气净化工业废水。
16.一种处理天然气净化工业废水的方法，其特征在于，将絮凝剂与天然气净化工业废水混合，其中，所述天然气净化工业废水中含有1-4%硫酸盐的有机胺废水；
...【技术特征摘要】
1.一种全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，其特征在于，所述季铵盐具有式（1）所示的结构，
2.根据权利要求1所述的季铵盐，其中，所述季铵盐的临界胶束浓度为0.3-7mmol/l；
3.一种全氟烷基取代的烯丙基季铵盐的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将n,n-二甲基烯丙基胺或n,n-二乙基烯丙基胺与全氟烷基卤烷进行亲核取代反应，得到所述全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，其中，n,n-二甲基烯丙基胺或n,n-二乙基烯丙基胺与全氟烷基卤烷的摩尔比为1：1.2-1.5。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述亲核取代反应的温度为35-55℃，时间为6-24h；
5.一种由权利要求3或4所述的制备方法得到的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐。
6.一种共聚物，其特征在于，所述共聚物包含：来自丙烯酰胺的结构单元a和来自全氟烷基取代的烯丙基季铵盐的结构单元b，其中，所述全氟烷基取代的烯丙基季铵盐为权利要求1-2和5中任意一项所述的全氟烷基取代的烯丙基季铵盐，所述结构单元a：结构单元b的摩尔比为196-199：1-4。
7.根据权利要求6所述的共聚物，其中，所述结构单元a具有式（2）所示的结构，所述结构单元b具有式（3）所示的结构，
8.根据权利要求6或7所述的共聚物，其中，所述共聚物的重均分子量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐全武，李静，傅敬强，文明，林冬，易畅，刘源，陈天欣，王越，赵靓，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。