专利名称：改性淀粉类高分子絮凝剂的合成方法
技术领域：
本发明属于高分子絮凝剂的制备方法。具体涉及一种以玉米粉、泥炭和丙烯酸等为主 要原料，采用新型生产工艺的改性淀粉类絮凝剂。
背景技术：
絮凝剂在污水处理中已被广泛使用，按其原料主要可分为无机絮凝剂、人工合成有机 高分子絮凝剂和天然有机高分子絮凝剂三大类。其中无机絮凝剂和人工合成高分子絮凝剂 由于在生产、使用和后续处理过程会对人和其他动植物有一定的潜在危害，且无机絮凝剂 容易受气温、水温的变化而影响絮凝效果，因此在使用上受到很大限制。改性淀粉絮凝剂是一类天然改性高分子絮凝剂，由于其具有原料易得、价格低廉、无 毒、易生物降解、对环境无污染等特点，在自来水和各种工业污水的净化处理方面有广阔 的应用前景。特别是随着人们环保意识的不断提高，该研究也日益受到重视。目前开发的 改性淀粉絮凝剂种类很多，主要分为淀粉接枝共聚类絮凝剂、淀粉醚类絮凝剂及淀粉黄原 酸酯类絮凝剂几类。我们所开发的新型环保絮凝剂属于淀粉接枝共聚类，现有的淀粉接枝 共聚类高分子絮凝剂存在生产工艺复杂、条件控制要求高、反应产率低、产物后处理复杂 等缺点，这些缺点导致生产困难，成本过高，不利于环保，对工业生产和实际应用造成很 大影响。根据已有专利CN 1792854A CN166707A CN 1597549 CN 1554592A等的介绍，现今 淀粉接枝共聚类高分子絮凝剂接枝共聚的主要制备工艺为玉米淀粉一高温糊化一加入聚合单体—加入引发剂和交联剂—(氮气保护下)—加热、 保持恒温反应一淀粉接枝共聚传统淀粉改性高分子絮凝剂合成方法上有以下几个缺点(1) 淀粉需要糊化、反应过程需氮气保护，浪费资源。(2) 由于单体浓度较低，聚合速率较慢，设备利用率和生产能力较低。(3) 由于溶剂的存在，必须采用回收装置，反应得到的产品需要过滤、洗涤，导致原料的损失，反应过程中还产生对环境有污染的废水、废渣等。 (4)设备多，工艺复杂，产品的产率低。发明内容本发明的目的在于克服现有生产技术中存在的不足之处，提供一种新型生产工艺，具 有生产工艺简单，成本低、反应条件温和、产率高、无需加热和氮气保护、无污染物排放 等优点。另外本絮凝剂具有絮凝效果好、吸附能力强、形成絮体大、沉降速度快、易于分 离，可生物降解、无污染等特点。 本发明工艺过程(1) 配置中和液称取丙烯基化合物40—60g，在不断搅拌的条件下，将26%氢氧化钠 溶液加入到丙烯基化合物中进行中和反应，配置成中和度为60-90%的丙烯酸中和液。待反 应完全后，停止搅拌使中和液逐渐冷却。(2) 接枝共聚反应同一容器中，在不断搅拌条件下，将单体总质量10-20°/。的玉米粉 和单体总质量10-20y。的泥炭粉先后加入到冷却至20—4(TC的中和液中。恒定温度，搅拌 20-40min，使淀粉和泥炭粉分散均匀。再缓慢的加入单体总质量0. 5-2. 0%引发剂(过硫酸钾)和单体总质量0.卜0. 5。/。交联剂(NMBA-----N，N -亚甲基双丙烯酰胺)，恒温0. 5-3. Oh 。待反应液变至半透明的粘稠液，加入25。/。的氨水10—20ml，把体系的pH值调至7-8。静止 10-30min后，体系反应完全，放出气体至完成。(3) 产物的后处理将产物处理成小的块状，放置到烘箱中，在100-13(TC下干燥至 恒重。经过破碎、粉碎，得到颗粒或粉末状的高分子絮凝剂。与其它同类絮凝剂相比本品的主要特点(1) 自放热交联工艺在反应的进行过程中采用了自放热交联的技术，反应在较温和的温度下进行，不用额 外对体系升温，避免了能量的损失，使体系的交联效果更好，该技术大大简化了反应步骤， 在国内处于领先水平。(2) 絮凝剂功能化高分子改性絮凝剂大多数是采用丙烯酰胺接枝淀粉，而我们采用丙烯酸和泥炭的混合 体直接和玉米粉反应。由于加入了活性泥炭，增强对一些有毒离子的吸附性能，改进了絮 凝剂的功能。这种方法在国内外还未见报道，确保了我们项目的新颖性。泥炭是沼泽植物遗体在过湿和缺氧环境中不完全分解而形成的含有机质、腐殖酸、矿物质和胶质物的松软地质体。我们选择泥炭作原料利用了泥炭本身的一些特性，改进了絮 凝剂的部分性质。泥炭的有机质、腐殖酸含量高，纤维含量丰富，疏松多孔，通气透水性 好，比表面积大，吸附螯合能力强，这大大提高了产品絮凝剂的吸附能力。另外它为絮凝 剂提供了大的分子骨架，使絮凝剂的利用率和絮凝速度提高，且更有利于形成大絮体，便 于快速沉降和分离。(3) 工艺流程简化我们的发明工艺与传统的生产方法相比，不需要氮气保护和淀粉糊化过程，产品在生 产过程中一步合成，利用自放热完成热交联反应，工艺先进，不经过皂化、过滤、洗涤等 过程，设备简单、反应连续，提高了设备的利用率和生产能力。加入的原料，全部生成产 品，没有副产物，产率大大提高。在反应过程中减少了原料的损失。设备和原料完全国产 化，使成本降低、大规模生产更容易、更可行。(4) 坏保无污染生产过程中没有工业废料产生，无废水、废气、废渣等三废排放，无污染，有利于环 境的保护，是一种无污染的清洁化生产工艺。使用过程中，产品稳定性好，无毒，安全可靠，对设备和管道都无腐蚀性，不结垢， 使用不受季节、区域限制，便于存放与运输。本品采用淀粉构建高分子骨架，使用后可生物降解，对环境无污染。本品在生产、 使用及后期处理过程中都体现了环保无污染的特点。本产品除以上特点外还可以与其它多种有机或无机絮凝剂复配，同样能够发挥很好的絮 凝效果，扩大了产品的应用范围。
附图为改性淀粉类高分子絮凝剂的合成工艺流程图具体实施方式
实施例1在常温下，配制浓度为26%的氢氧化钠溶液85ml,冷却到室温后缓慢加入到60g的丙 烯基单体中，不断搅拌使反应完全，冷却到35。C。在不断搅拌的条件下先后加入llg玉米 粉、12g的泥炭粉，使玉米粉、泥炭粉分散均匀，恒温搅拌30分钟。再缓慢的依次加入0. 7g 的引发剂、0.2g交联剂，恒温搅拌反应3小时。加入17ml氨水，把体系的pH值调至7，反应体系静置20分钟，反应至完成后，把得到的产物在12(TC下烘干，破碎、粉碎，得到 淡黄色的粉末状产物。 实施例2在常温下，配制浓度为26。/。的氢氧化钠溶液40ml，冷却到室温后缓慢加入到40g的丙烯 基单体中，不断搅拌使反应完全，冷却到25'C。在不断搅拌的条件下先后加入8g玉米粉、 6g的泥炭粉，使玉米粉、泥炭粉分散均匀，恒温搅拌20分钟。再缓慢的依次加入0. 2g的 引发剂、0.05g交联剂，恒温搅拌反应l小时。加入10ml氨水，把体系的pH值调至8，反 应体系静置10分钟，反应至完成后，把得到的产物在IO(TC下烘干，被碎、粉碎，得到淡 黄色的粉末状产物。 实施例3在常温下，配制浓度为26y。的氢氧化钠溶液65ml，冷却到室温后缓慢加入到50g的丙 烯基单体中，不断搅拌使反应完全，冷却到40。C。在不断搅拌的条件下先后加入5g玉米 粉、10g的泥炭粉，使玉米粉、泥炭粉分散均匀，恒温搅拌40分钟。再缓慢的依次加入1. Og 的引发剂、0. lg交联剂，恒温搅拌反应2小时。加入14ml氨水，把体系的pH值调至8， 反应体系静置15分钟，反应至完成后，把得到的产物在12(TC下烘干，破碎、粉碎，得到 淡黄色的粉末状产物。
权利要求
1. 改性淀粉类高分子絮凝剂的合成方法，其特征在于(1)配置中和液称取丙烯基化合物40-60g，在不断搅拌的条件下，将26％氢氧化钠溶液加入到丙烯基化合物中进行中和反应，配置成中和度为60-90％的丙烯酸中和液，待反应完全后，停止搅拌使中和液逐渐冷却；(2)接枝共聚反应同一容器中，在不断搅拌条件下，将单体总质量10-20％的玉米粉和单体总质量10-20％的泥炭粉先后加入到冷却至20-40℃的中和液中，恒定温度，搅拌20-40min，使淀粉和泥炭粉分散均匀，再缓慢的加入单体总质量0.5-2.0％引发剂过硫酸钾和单体总质量0.1-0.5％交联剂NMBA-----N，N-亚甲基双丙烯酰胺，恒温0.5-3.0h，待反应液变至半透明的粘稠液，加入25％的氨水10-20ml，把体系的pH值调至7-8，静止10-30min后，体系反应完全，放出气体至完成；(3)产物的后处理将产物处理成小的块状，放置到烘箱中，在100-130℃下干燥至恒重，经过破碎、粉碎，得到颗粒或粉末状的高分子絮凝剂。
2. 如权利要求1所述的改性淀粉类高分子絮凝剂的合成方法，其特征在于在常温下， 配制浓度为26%的氢氧化钠溶液85ml，冷却到室温后缓慢加入到60g的丙烯基单体中，不 断搅拌使反应完全，冷却到35°C;在不断搅拌的条件下先后加入llg玉米粉、12g的泥炭粉， 使玉米粉、泥炭粉分散均匀，恒温搅拌30分钟；再缓慢的依次加入0.7g的引发剂、0.2g交 联剂，恒温搅拌反应3小时；加入17ml氨水，反应体系静置20分钟，反应至完成后，把得 到的产物在12(TC下烘干，破碎、粉碎，得到淡黄色的粉末状产物。
全文摘要
本发明公开了一种改性淀粉类高分子絮凝剂的合成方法。本絮凝剂以淀粉、泥炭和丙烯酸为主要原料，采用新型生产工艺配置中和液、接枝共聚反应、产物的后处理等，整个反应在同一反应器中完成，反应过程靠自放热完成，无需加热和氮气保护，不需淀粉糊化，生产工艺简单，加入的原料全部生成产品，反应过程中没有副产物和废料产生，且整个反应在温和的条件下进行，易于控制。本絮凝剂具有吸附能力强、用量小、沉降速度快、易于分离、可生物降解等特点，适用于各种水质，特别是对城市污水及工业废水的处理。
文档编号C08K11/00GK101270179SQ20081005067
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者兰亚乾, 鹿 李, 苏忠民 申请人:东北师范大学