申请日2015.04.08
公开(公告)日2015.07.29
IPC分类号C08F220/14; C08F220/18; C08F220/58; C02F11/14; C08F226/02; C08F220/34; C08F2/10; C08F220/06
摘要
本发明公开了一种非丙烯酰胺类高分子污泥脱水剂及其制备方法，包括如下步骤：(1)用去离子水分别将非离子单体、阴离子单体和阳离子单体分别配成水溶液并混合，调节溶液pH值为2-6，通氮，搅拌;(2)步骤(1)制得的混合溶液中加入的过硫酸盐类引发剂、亚硫酸盐类还原剂、偶氮引发剂和EDTA-2Na，控制反应温度为25℃-50℃，促发链引发和链增长反应;(3)步骤(2)中的反应继续通氮反应1-3h，然后升温至60℃，再继续反应40～60min后出料，得到胶体依次经干燥、粉碎、造粒，即得污泥脱水剂。本发明脱水剂具有用量小，成本低，絮体粗大，无毒害单体残留，处理后污泥含水率低，无机悬浮物，处理效果好等优点。
摘要附图
权利要求书
1.一种非丙烯酰胺类高分子污泥脱水剂的制备方法，其特征在 于，包括如下步骤：
(1)以质量百分比计，用去离子水分别将非离子单体、阴离子单 体和阳离子单体配成10%-50%的水溶液，将非离子单体、阴离子单 体和阳离子单体的水溶液混合，并调节溶液pH值为2-6，通氮，搅 拌;
(2)步骤(1)制得的混合溶液中加入均相当于单体总质量 0.05%-0.5%的过硫酸盐类引发剂、亚硫酸盐类还原剂、偶氮引发剂和 EDTA-2Na，控制反应温度为25℃-50℃，促发链引发和链增长反应;
(3)步骤(2)中的反应继续通氮反应1-3h，然后升温至60℃， 再继续反应40～60min后出料，得到胶体依次经干燥、粉碎、造粒， 即得高分子污泥脱水剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)配制的 混合溶液中，非离子单体占单体总质量的50%-90%，阴离子单体占 单体总质量的5%-25%，阳离子单体占单体总质量的5%-25%。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述非 离子单体是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸 乙酯中的一种或两种以上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阴离子单体 是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、丙 烯酸和丙烯酸钠中的一种或两种以上。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阳离子单体 是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二 甲基二烯丙基三甲基氯化铵和三甲胺基丙烯酸甲酯氯化铵中的一种 或两种以上。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的方法，其特征在于， 步骤(2)中所述的过硫酸盐类引发剂是过硫酸铵、过硫酸钠或过硫 酸钾，亚硫酸盐类还原剂是亚硫酸氢钠或亚硫酸钠，偶氮引发剂是偶 氮二异丁脒盐酸盐或偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中采用 盐酸或氢氧化钠调节pH值。
8.权利要求1～7任意一项所述方法制备的高分子污泥脱水剂。
说明书
一种非丙烯酰胺类高分子污泥脱水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种污泥脱水剂，尤其是一种非丙烯酰胺类高分子污泥脱水剂 及其制备方法。
背景技术
截至2012年年底，我国的城市污水处理率达到77.4%。“十二五”期间， 我国政府提出了2015年城市污水处理率要达到80%的目标，其中重点城市要 达到85%，中小城市达到70%。由此必将产生大量的污水厂污泥，使污泥处 理成为日益突出的重要问题。
在污泥处理工艺中，首先要解决的是污泥脱水，特别是复杂污泥脱水的问 题。两性有机高分子污泥脱水剂，同时具有阴离子有机高分子絮凝剂和阳离子 有机高分子絮凝剂和非离子型高分子絮凝剂的特性，絮凝主要通过若干个高分 子链对悬浮物“桥连”形成粗大絮体，其效果的好坏与分子量、阴、阳离子的含 量及相互间的协同作用有关。两性有机高分子污泥脱水剂应用于污泥脱水，不 但能使处理后的污泥絮体粗大，泥饼含水率低，而且还能调理成分复杂污泥等 优点。
传统的两性高分子脱水剂中主要采用的成分采用丙烯酰胺，由于它极高的 聚合活性，使反应产物具有高分子量、长分子链，因此广泛用于自由基共聚反 应中。但是丙烯酰胺单体被认定为具有致癌性和神经毒性，其在水处理药剂的 应用对环境和健康的危害也越来越引起人们的关注。由于其具有高沸点，单体 很难通过蒸馏洗涤，目前通过其他技术手段也很难将其完全除尽，因此开发出 一种非丙烯酰胺类有机高分子污泥脱水剂至关重要。
丙烯酸酯类单体具有廉价、易得，在25℃下的溶解度为6g/100ml，能够 与水和有机溶剂进行良好的混溶，同时具有较高的共聚活性，有助于增强聚合 物的分子量。更重要的是其相对于传统使用的丙烯酰胺具有低毒、非致癌性， 使其成为水处理药剂开发中难得的环境友好型单体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非丙烯酰胺类的两性有机高分子污泥脱水剂 的制备方法。
本发明的目的还在于提供上述制备方法合成的新型高分子污泥脱水剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种非丙烯酰胺类高分子污泥脱水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)以质量百分比计，用去离子水分别将非离子单体、阴离子单体和阳离 子单体配成10%-50%的水溶液，将非离子单体、阴离子单体和阳离子单体的 水溶液混合，并调节溶液pH值为2-6，通氮，搅拌;
(2)步骤(1)制得的混合溶液中加入均相当于单体总质量0.05%-0.5%的 过硫酸盐类引发剂、亚硫酸盐类还原剂、偶氮引发剂和EDTA-2Na，控制反应 温度为25℃-50℃，促发链引发和链增长反应;
(3)步骤(2)中的反应继续通氮反应1-3h，然后升温至60℃，再继续 反应40～60min后出料，得到胶体依次经干燥、粉碎、造粒，即得高分子污泥 脱水剂。
步骤(1)配制的混合溶液中，非离子单体占单体总质量的50%-90%，阴 离子单体占单体总质量的5%-25%，阳离子单体占单体总质量的5%-25%。
步骤(1)所述非离子单体是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯 和甲基丙烯酸乙酯中的一种或两种以上。
所述阴离子单体是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙 磺酸钠、丙烯酸和丙烯酸钠中的一种或两种以上。
所述阳离子单体是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化铵、二甲基二烯丙基三甲基氯化铵和三甲胺基丙烯酸甲酯氯化铵中的一种 或两种以上。
步骤(2)中所述的过硫酸盐类引发剂是过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾， 亚硫酸盐类还原剂是亚硫酸氢钠或亚硫酸钠，偶氮引发剂是偶氮二异丁脒盐酸 盐或偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐。
步骤(1)中采用盐酸或氢氧化钠调节pH值。
本发明成功的利用了三种单体不同的特点进行有效组合，制造了具有协同 作用的高分子污泥脱水剂。反应机理为自由基水溶液的三元共聚合，采用氧化 还原引发剂和偶氮引发剂复合引发。原理为：污泥胶体颗粒由于表面张力的作 用吸收水分成为吸附水，胶体颗粒表面带负电相互排斥，妨碍颗粒的聚集，加 入本发明高分子脱水剂后，通过阳离子部分的电性中和作用和架桥效应将微粒 聚集在一起，并使粒子间的斥力势能降低，使颗粒凝聚沉淀。而阴离子部分增 加了脱水剂的水溶性和分子链的延展性，并能够与污泥表面残留金属离子进行 吸附，增效絮凝效果。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明的有机部分制备方法采用的是三元水溶液共聚法，并以氧化 还原引发剂和偶氮引发剂作为复合引发，分子结构均匀，转化率高。
(2)本发明采用环境友好型的丙烯酸酯类单体进行反应，聚合程度高， 并且反应后期进行升温，进一步降低了单体。
(3)本发明提供的两性高分子脱水剂用于污泥处理，具有用量小，成本 低，絮体粗大，无毒害单体残留，处理后污泥含水率低，无机悬浮物，处理效 果好等优点。
