公布日：2023.10.20

申請日：2023.07.21

分類號：C08F251/02(2006.01)I;C08F220/56(2006.01)I;C08F216/14(2006.01)I;C08F220/34(2006.01)I;C08F216/04(2006.01)I;C02F1/56(2023.01)I

摘要

本發明涉及一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑及其制備方法，屬于高分子化合物合成技術領域。所述方法：使得2‑壬烯基丁二酸酐和羧甲基纖維素反應，得到反應產物，然后往反應產物中加入鹽酸，再經分離與干燥，得到纖維素改性預聚體；將丙烯酰胺、纖維素改性預聚體、吸附單體、3‑烯丙氧基‑2‑羥基‑1‑丙磺酸鈉鹽、陽離子單體、分散劑和水混合均勻，得到混合液，然后將混合液通氮除氧后加入鏈轉移劑、偶氮類引發劑、氧化劑和還原劑進行共聚，得到聚合物膠塊；將聚合物膠塊依次進行造粒、烘干、研磨和過篩，制得所述改性絮凝劑。本發明制得的所述改性絮凝劑對焦化廢水具有極好的處理效果，具有COD、濁度和色度去除率高的優勢。

權利要求書

1.一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：（1）用乙醇將2-壬烯基丁二酸酐配制成2-壬烯基丁二酸酐分散液，用水將羧甲基纖維素配制成羧甲基纖維素分散液，然后往羧甲基纖維素分散液中加入氫氧化鈉和2-壬烯基丁二酸酐分散液進行反應，得到反應產物，然后往所述反應產物中加入鹽酸，再經分離與干燥，得到纖維素改性預聚體；所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐與所述羧甲基纖維素分散液中含有的羧甲基纖維素的質量比為1：（0.8~1.5）；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量為2-壬烯基丁二酸酐的質量的4~8倍；在所述羧甲基纖維素分散液中，水的用量為羧甲基纖維素的質量的2~8倍；在步驟（1）中，加入的所述氫氧化鈉使得羧甲基纖維素分散液的pH為10~12，加入鹽酸調節反應產物的pH為6~7；（2）將丙烯酰胺、纖維素改性預聚體、吸附單體、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、陽離子單體、分散劑和水混合均勻，得到混合液，然后將混合液通氮除氧后加入鏈轉移劑、偶氮類引發劑、氧化劑和還原劑進行共聚反應，得到聚合物膠塊；所述吸附單體為2-烯丙六氟異丙醇；所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或多種；在步驟（2）中：所述丙烯酰胺、所述纖維素改性預聚體、所述吸附單體、所述3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、所述陽離子單體、所述分散劑與所述水的用量的質量比為（50~70）：（20~40）：（40~60）：（50~70）：（50~70）：（10~20）：（670~780）；（3）將聚合物膠塊依次進行造粒、烘干、研磨和過篩，制得用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中：所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐與所述羧甲基纖維素分散液中含有的羧甲基纖維素的質量比為1:1；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量為2-壬烯基丁二酸酐的質量的5倍；和/或在所述羧甲基纖維素分散液中，水的用量為羧甲基纖維素的質量的6倍。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中：所述反應的溫度為40~60℃，反應的時間為5~8h；所述鹽酸的濃度為0.8~1.5mol/L。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述分散劑包含質量比為（2~4）:1:1:1的月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿、甲醇、聚乙二醇和水。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鏈轉移劑為次磷酸鈉和/或甲酸鈉；所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁腈；所述氧化劑為過硫酸銨；和/或所述還原劑為亞硫酸氫鈉。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中：通氮除氧的時間為20~40min；和/或所述共聚反應的引發溫度為15~17℃。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在共聚反應中，采用的各原料包含以重量份數計的丙烯酰胺50~70份、纖維素改性預聚體20~40份、吸附單體40~60份、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽50~70份、陽離子單體50~70份、分散劑10~20份、水670~780份、鏈轉移劑0.01~0.05份、偶氮類引發劑0.4~0.8份、氧化劑0.2~0.4份和還原劑0.2~0.4份。

8.由權利要求1至7中任一項所述的制備方法制得的用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。

發明內容

為了解決現有技術中存在的一個或者多個技術問題，本發明提供了一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑及其制備方法。本發明制得的用于焦化廢水處理的改性絮凝劑對焦化廢水具有極好的處理效果，具有COD、濁度和色度去除率高的優勢。

本發明在第一方面提供了一種用于焦化廢水處理的改性絮凝劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)用乙醇將2-壬烯基丁二酸酐配制成2-壬烯基丁二酸酐分散液，用水將羧甲基纖維素配制成羧甲基纖維素分散液，然后往羧甲基纖維素分散液中加入氫氧化鈉和2-壬烯基丁二酸酐分散液進行反應，得到反應產物，然后往所述反應產物中加入鹽酸，再經分離與干燥，得到纖維素改性預聚體；

(2)將丙烯酰胺、纖維素改性預聚體、吸附單體、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、陽離子單體、分散劑和水混合均勻，得到混合液，然后將混合液通氮除氧后加入鏈轉移劑、偶氮類引發劑、氧化劑和還原劑進行共聚反應，得到聚合物膠塊；

(3)將聚合物膠塊依次進行造粒、烘干、研磨和過篩，制得用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。

優選地，在步驟(1)中：所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中含有的2-壬烯基丁二酸酐與所述羧甲基纖維素分散液中含有的羧甲基纖維素的質量比為1：(0.8～1.5)，優選為1:1；在所述2-壬烯基丁二酸酐分散液中，乙醇的用量為2-壬烯基丁二酸酐的質量的4～8倍，優選為5倍；和/或在所述羧甲基纖維素分散液中，水的用量為羧甲基纖維素的質量的2～8倍，優選為6倍。

優選地，在步驟(1)中：加入的所述氫氧化鈉使得羧甲基纖維素分散液的pH為10～12；所述反應的溫度為40～60℃，反應的時間為5～8h；所述鹽酸的濃度為0.8～1.5mol/L；和/或加入鹽酸調節反應產物的pH為6～7。

優選地，所述吸附單體為2-烯丙六氟異丙醇；和/或所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或多種。

優選地，所述分散劑包含質量比為(2～4):1:1:1的月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿、甲醇、聚乙二醇和水。

優選地，所述鏈轉移劑為次磷酸鈉和/或甲酸鈉；所述偶氮類引發劑為偶氮二異丁腈；所述氧化劑為過硫酸銨；和/或所述還原劑為亞硫酸氫鈉。

優選地，在步驟(2)中：通氮除氧的時間為20～40min；和/或所述共聚反應的引發溫度為15～17℃。

優選地，在步驟(2)中：所述丙烯酰胺、所述纖維素改性預聚體、所述吸附單體、所述3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽、所述陽離子單體、所述分散劑與所述水的用量的質量比為(50～70)：(20～40)：(40～60)：(50～70)：(50～70)：(10～20)：(670～780)。

優選地，在共聚反應中，采用的各原料包含以重量份數計的丙烯酰胺50～70份、纖維素改性預聚體20～40份、吸附單體40～60份、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽50～70份、陽離子單體50～70份、分散劑10～20份、水670～780份、鏈轉移劑0.01～0.05份、偶氮類引發劑0.4～0.8份、氧化劑0.2～0.4份和還原劑0.2～0.4份。

本發明在第二方面提供了由本發明在第一方面所述的制備方法制得的用于焦化廢水處理的改性絮凝劑。

本發明與現有技術相比至少具有如下有益效果：

(1)本發明方法將合成的纖維素改性預聚體、陽離子單體、丙烯酰胺、吸附單體(2-烯丙六氟異丙醇)以及陰離子單體(3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉鹽)通過共聚工藝進行聚合，使聚合物分子鏈中具有強卷掃能力和吸附能力的纖維素結構、疏水側鏈結構、強吸附性的碳氟結構、強陽離子電荷的季銨鹽結構、強陰離子電荷的磺酸鹽結構、吸附性羥基結構，聚合物能使懸浮物質通過電中和、架橋吸附作用，起絮凝作用。

(2)本發明合成的是一種兩性結構的改性絮凝劑，分子鏈中既具有陽離子電荷又具有陰離子電荷，使吸附電中和及吸附架橋能力顯著增強，可通過中和表面電荷，以及利用有機高分子自身的吸附架橋作用，能夠解除懸浮物的靜止狀態，從而讓廢水中的有機物絮凝，形成沉降和脫色。

(3)本發明中的纖維素改性預聚體含有強疏水側鏈結構也具有纖維素結構，可以通過疏水吸引作用與懸浮物相結合，同時長側鏈結構可以大幅度增加卷掃面積，增加了與有機物的碰撞的機會。

(4)本發明通過在聚合物分子鏈中引入大量羥基結構，羥基結構可提高與有機物的結合能力，從而增強了絮凝劑的捕捉和吸附能力。

(5)本發明合成的所述改性絮凝劑對焦化污水具有極好的處理效果，具有COD、濁度和色度去除率高的優勢，COD去除率可達到95％以上，濁度去除率達到96％以上，色度去除率達到90％以上，能夠有效解決目前存在的焦化廢水處理困難，COD、色度和濁度難以去除的問題。

（發明人：榮敏杰;孫建波;鐘紋輝;許永升;于慶華;榮帥帥）