CN103333304A - 一种阳离子絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳离子絮凝剂及其制备方法，所述阳离子絮凝剂是通过以重量份计的三聚氰胺10～15份、乙二醛40～65份、催化剂5～10份、阻聚剂0.1～0.5份、水30-60份聚合而成。本发明所述的阳离子絮凝剂具有稳定性好、酸碱耐受性好等优点，替代现在使用的聚丙烯酰胺(PAM)、二甲基二烯丙基氯化铵、三聚氰胺-甲醛、双氰胺-甲醛缩聚物等密胺树脂类絮凝剂，在降低用量的同时实现良好的絮凝沉降效果。

Description

一种阳离子絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及絮凝剂技术领域，具体涉及一种阳离子絮凝剂及其制备方法。

背景技术

三聚氰胺甲醛树脂（又称蜜胺树脂）英文简称MF，是一种用三聚氰胺（又称蜜胺）与甲醛聚合成的合成树脂，加热后能硬化塑形，它是一种热固性树脂，具有阻燃、耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀、有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度等特点，被广泛用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业。由于独特的三嗪环刚性结构已经运用于很多领域。其次，三聚氰胺树脂本身无毒，但是由于三聚氰胺树脂合成是以三聚氰胺和甲醛为主要原料，在树脂中会残留部分的游离甲醛，而甲醛的刺激性和毒性已经被世界卫生组织确定为可疑致癌或致畸形物。第三，由于三聚氰胺树脂中还含具有较强反应活性的羟基(-OH)、亚氨基(-NH-)，储存过程中这些活性基团会相互发生交联反应，逐渐生成一种粘度大、不溶于水的絮凝物或凝胶状物，而变得十分不稳定，导致三聚氰胺树脂贮存稳定性降低。

目前大多采用化学方法进行改性来提高树脂稳定性的方法研究较多。其中，将体系中具有反应活性的基团进行部分封端，降低羟甲基的活性，减少活性基团的反应，可提高树脂贮存的稳定性。例如：使用低分子醇类封闭三聚氰胺树脂分子中的活性羟甲基，降低其活性，阻止分子间进一步缩聚；或在分子结构上引人亲水基团，提高树脂的水溶性和贮存的稳定性。

三聚氰胺甲醛树脂中独特的羟基、亚氨基结构，经过缩聚反应后生成高分子聚合物，由于其氰胺-甲醛缩聚物具有废水处理的特殊功效，它通过提供大量阳离子，使污水中粒子上所带的负电荷被中和而失稳。与此同时，所加入的MF絮凝剂因水解生成大量的絮状物，吸附、网罗脱稳后的污水粒子、分子，并一起从水体中分离出来，从而达到降低水中悬浮物和COD的目的，具有适用范围广、受pH影响小、用量少、产生的污泥量少等优点。但也存在沉淀或气浮效果欠佳，在生产、使用、贮存过程中会释放有害的甲醛气体等缺点，从而制约了该产品在废水处理领域的应用与推广。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的在于提供一种稳定性好、酸碱耐受性好的阳离子絮凝剂，替代现在使用的聚丙烯酰胺(PAM)、二甲基二烯丙基氯化铵、三聚氰胺-甲醛、双氰胺-甲醛缩聚物等密胺树脂类絮凝剂，在降低用量的同时实现良好的絮凝沉降效果。

本发明的另一目的在于提供一种阳离子絮凝剂的制备方法，通过该方法获得一种具有良好稳定性、酸碱耐受性、絮凝沉降的阳离子絮凝剂。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：

一种阳离子絮凝剂，其是通过以重量份计的以下组分制备而成：

本发明可以通过以下方案实现：

作为本发明的一种实施方式，所述催化剂为盐酸、乙酸、草酸中的一种或者两种以上以任意比混合。

在本发明中，要获得有效的絮凝剂，需要控制聚合物的分子量，添加阻聚剂能选择性使大分子聚合物形成且不产生缩聚过度而出现的凝胶结团现象。作为本发明的一种实施方式，所述阻聚剂为二甲基乙酰胺、氯化铵、叔丁基邻苯二酚中的一种或者两种以上以任意比混合。

絮凝剂分子量大小影响絮团的大小，分子量越高，絮团越大，沉降速度快；而如果絮凝剂的分子量太大会导致反应慢、反应时间长、脱水不干等等负面影响。因此，本发明人经过研究反向，本发明所述阳离子絮凝剂的平均相对分子量为400万-1500万时，絮团大、沉降速度快。

一种制备阳离子絮凝剂的方法，其包括以下步骤：

1）按照上述组分的用量，将水加入到反应釜中，调节pH值至9-10，然后加入乙二醛，搅拌升温至30-45℃；

2）在上述反应釜中投加三聚氰胺，边投加边搅拌，然后投加催化剂，搅拌，升温至60-65℃反应；

3）控制步骤2）的温度不变，投加阻聚剂，并搅拌至反应完全；

4）冷却至常温。

步骤1）中用10%的NaCl溶液调节pH值。

在上述制备方法中，发明人发现通过控制反应物的添加顺序，以及阻聚剂的选择和添加时机，能够有效控制絮凝剂的分子量，因此本发明中选择在步骤2）的反应时间为2-4小时之后添加阻聚剂，从而获得平均相对分子量为400万-1500万的阳离子絮凝剂。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述的阳离子絮凝剂稳定性好，在常温下可保持二年而性能不变，不会由于外界气温影响而产生沉淀、凝胶等现象；

2.本发明所述的阳离子絮凝剂pH耐受度好，其性能基本不受酸、碱性介质的影响，可耐受的pH值的范围可在2-10；

3.本发明所述的阳离子絮凝剂与阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂相比，废水中形成的矾花更大，絮体沉降速度是阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂2-3倍；

4.本发明所述的阳离子絮凝剂投加量少，投加量为普通的阳离子聚丙烯酰胺投加量的1/2-1/3，能达到更好的絮凝效果；

5.本发明所述的阳离子絮凝剂不含甲醛，对周围环境不产生任何影响,因此，本发明的阳离子絮凝剂是一种在生产、储存、使用过程中无公害的新型绿色环保产品。

下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

以下是本发明所给出的几个具体的实施例。

实施例1

一种阳离子絮凝剂，通过以下方法制备而成：

1）将30份水加入到反应釜中，调节pH值至9，然后加入40份乙二醛，搅拌升温至30℃；

2）在上述反应釜中投加10份三聚氰胺，边投加边搅拌，然后投加5份催化剂，搅拌，升温至65℃反应，反应2小时；

3）控制步骤2）的温度不变，投加0.1份阻聚剂，并搅拌1小时至反应完全；

4）冷却至常温。

实施例2

一种阳离子絮凝剂，通过以下方法制备而成：

1）将30份水加入到反应釜中，调节pH值至9，然后加入50份乙二醛，搅拌升温至30℃；

2）在上述反应釜中投加12份三聚氰胺，边投加边搅拌，然后投加5份催化剂，搅拌，升温至60℃反应，反应4小时；

3）控制步骤2）的温度不变，投加0.3份阻聚剂，并搅拌1小时至反应完全；

4）冷却至常温。

实施例3

一种阳离子絮凝剂，通过以下方法制备而成：

1）将60份水加入到反应釜中，调节pH值至10，然后加入65份乙二醛，搅拌升温至40℃；

2）在上述反应釜中投加15份三聚氰胺，边投加边搅拌，然后投加10份催化剂，搅拌，升温至65℃反应，反应2小时；

3）控制步骤2）的温度不变，投加0.1份阻聚剂，并搅拌1小时至反应完全；

4）冷却至常温。

对比例1

对华北油田含油废水进行絮凝，该含油废水的指标分别是COD=4550mg/l，油含量=220ppm，浊度=85NTU，pH值为7.12；在温度42℃条件下，分别用阳离子聚丙烯酰胺和本发明的实施例1-3的阳离子絮凝剂作对比试验；具体添加量及絮凝效果见表1。

表1

絮凝剂	用量（mg/L）	油份的上浮速度(mm/min)
			阳离子聚丙烯酰胺	300	1.45
实施例1	150	4.65
			实施例2	150	4.73
实施例3	150	4.12

对比例2

对广州南沙污水处理厂进水絮凝处理，该无水的各项指标为COD_cr=280mg/l，BOD₅=112，SS=151mg/l，pH值为6.85；在温度22℃条件下，分别用阳离子聚丙烯酰胺和本发明的实施例1-3的阳离子絮凝剂作对比试验；具体添加量及絮凝效果见表2。

表2

絮凝剂	用量（mg/L）	絮体沉降速度(mm/min)
			阳离子聚丙烯酰胺	60	1.23
实施例1	20	2.61
			实施例2	20	2.86
实施例3	20	2.57

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种阳离子絮凝剂，其特征在于其是通过以重量份计的以下组分制备而成：

三聚氰胺  10～15份

乙二醛    40～65份

催化剂    5～10份

阻聚剂    0.1～0.5份

水        30-60份。

2.根据权利要求1所述的阳离子絮凝剂，其特征在于：所述催化剂为盐酸、乙酸、草酸中的一种或者两种以上以任意比混合。

3.根据权利要求1所述的阳离子絮凝剂，其特征在于：所述阻聚剂为二甲基乙酰胺、氯化铵、叔丁基邻苯二酚中的一种或者两种以上以任意比混合。

4.根据权利要求1所述的阳离子絮凝剂，其特征在于：所述阳离子絮凝剂的平均相对分子量为400万-1500万。

5.一种制备如权利要求1-3任一项所述的阳离子絮凝剂的方法，其特征在于其包括以下步骤：

1）按照上述组分的用量，将水加入到反应釜中，调节pH值至9-10，然后加入乙二醛，搅拌升温至30-45℃；

2）在上述反应釜中投加三聚氰胺，边投加边搅拌，然后投加催化剂，搅拌，升温至60-65℃反应；

3）控制步骤2）的温度不变，投加阻聚剂，并搅拌至反应完全；

4）冷却至常温。

6.根据权利要求5所述的阳离子絮凝剂的方法，其特征在于：步骤1）中用10%的NaCl溶液调节pH值。

7.根据权利要求5所述的阳离子絮凝剂的方法，其特征在于：步骤2）的反应时间为2-4小时。