專利名稱：制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物及其應用的制作方法
制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物及其應用技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高分子化合物的制備及環(huán)保工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種紫外光照射條件下引發(fā)制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法及其應用。
背景技術(shù)：
當前我國處于經(jīng)濟的快速發(fā)展階段，隨之而來的水環(huán)境問題也日益突出。尤其是礦產(chǎn)開發(fā)、有機合成、石油化工、農(nóng)藥等エ業(yè)的快速發(fā)展，使得大量重金屬與有機物進入水體，對水環(huán)境造成嚴重的污染。
在眾多水處理方法當中，混凝沉降法作為提高水質(zhì)處理效率的一種經(jīng)濟、簡便的方法備受關(guān)注，其中有機高分子絮凝劑更是成為近年來的研究熱點。有機高分子聚合物 ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物(diallyl dimethyl ammonium chloride and acrylamide, PDA)，是陽離子型聚電解質(zhì)，它具有一般季銨鹽陽離子絮凝劑的優(yōu)點，即正電荷密度高，水溶性好，有絮凝和消毒雙重功效，是目前研究活躍的ー種絮凝劑。目前PDA的制備方法主要有水溶液聚合法、反相乳液聚合法、懸浮聚合發(fā)等方法。其中由于反相乳液聚合法制得的產(chǎn)品溶解性好、應用方便，所以較多采用該方法，但多數(shù)反相乳液聚合法存在步驟繁瑣，能耗較高的問題亟需解決。有必要開發(fā)ー種合成步驟少、能耗低的制備方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種無需水浴加熱，步驟簡單，易于エ業(yè)化生產(chǎn)的制備ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法。
該方法包括如下順序的步驟(1)室溫下，將一定量的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體水溶液加入到反應容器中，控制總單體質(zhì)量濃度為總反應物的10 40% ；(2)再依次加入一定量的乳化劑油酸失水山梨醇酯即Span-80和連續(xù)相ニ甲苯到反應器中混合均勻，其質(zhì)量濃度分別控制在總反應物的0. I 2. 0%和10 50% ；(3)最后加入引發(fā)劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽即VA044，其質(zhì)量濃度控制在總反應物的0. 01 0. 5%之間，乳化20 60min ；(4)乳化后加入I.Omol/L的こニ胺四こ酸ニ鈉鹽即EDTA溶液作為絡合劑，其質(zhì)量濃度控制在總反應物的0. 02% 0. 5% ；(5)再通入氮氣10 60min達到去除氧氣的目的；(6)將上ー步處理后所得產(chǎn)物置于紫外燈光照射下進行引發(fā)，常溫下照射20 120min,熟化30 120min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；(7)將一定量的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進行脫乳處理；(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用無水こ醇洗滌，干燥后粉碎成粉狀固體即得產(chǎn)品。
更具體地說，步驟(I)中，ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體和丙烯酰胺単體的摩爾比為 10 90 90 10。
步驟(6)所述紫外燈是采用IOOw 2000w的高壓汞燈，其波長220nm 2000nm， 主波長365nm。
本發(fā)明的第二個目的在于提供上述方法制備的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的應用，即將固體產(chǎn)物配成溶液后用于去除水環(huán)境中的金屬Hg2+離子。
本發(fā)明方法制備的聚合產(chǎn)物陽離子度為10 90%，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在如下幾點(1)本發(fā)明方法步驟簡單、便于操作；(2)本發(fā)明制備方法采用紫外光照射引發(fā)聚合エ藝，紫外光引發(fā)聚合反應所需活化能較低，在室溫下就能快速引發(fā)聚合，具有節(jié)能的優(yōu)點；(3)紫外光引發(fā)可以克服水溶液加熱過程中導致受熱不均的缺點，可以使產(chǎn)物特性粘度分布更為均勻；(4)利用紫外光引發(fā)聚合制備PDA的技術(shù)先進，所需設(shè)備簡單、操作簡單、投資少，有利于エ業(yè)化生產(chǎn)；(5)通過本發(fā)明制備的PDA產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，易于保存，溶解性能好，便于使用。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實驗實例對本發(fā)明作進ー步詳細的描述。
實施例I :(1)室溫下，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質(zhì)量分數(shù)為60%)和丙烯酰胺單體11. 5g (將其溶于15mL蒸餾水中)；(2)再加入I.Og Span-80,30. Og ニ甲苯攪拌混合均勻；(3)停止攪拌后,再加入引發(fā)劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入絡合劑I.Omol/L的EDTA水溶液0. 5mL ；(5)通入氮氣30min達到去除氧氣的目的；(6)將其置于紫外光反應裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應60min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進行脫乳處理；(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用30mL無水こ醇洗漆；(9)用烏氏粘度計測定其特性粘度為6.4dL/g ；(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。
實施例2:(1)室溫下，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體17.5g (質(zhì)量分數(shù)為60%)和丙烯酰胺單體11. 5g (將其溶于15mL蒸餾水中)；(2)再加入I.Og Span-80,29. Og ニ甲苯攪拌混合均勻；(3)停止攪拌后,再加入引發(fā)劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入絡合劑I.Omol/L的EDTA水溶液0. 5mL ；(5)通入氮氣30min達到去除氧氣的目的；(6)將其置于紫外光反應裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應55min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進行脫乳處理；(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用30mL無水こ醇洗漆；(9)用烏氏粘度計測定其特性粘度為8.2dL/g ；(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。
實施例3:(1)室溫下，依次加入ニ甲基ニ烯丙基氯化銨単體15.5g (質(zhì)量分數(shù)為60%)和丙烯酰胺單體14. 5g (將其溶于15mL蒸餾水中)；(2)再加入I.Og Span-80,29. Og ニ甲苯攪拌混合均勻；(3)停止攪拌后,再加入引發(fā)劑偶氮ニ異丙基脒唑啉鹽酸鹽0.08g,乳化30min ；(4)乳化后加入絡合劑I.Omol/L的EDTA水溶液0. 6mL ；(5)通入氮氣30min達到去除氧氣的目的；(6)將其置于紫外光反應裝置中，用500W的汞紫外燈照射，反應50min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物；(7)將50mL的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進行脫乳處理；(8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用30mL無水こ醇洗漆；(9)用烏氏粘度計測定其特性粘度為8.IdL/g ；(10)將ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物置于65°C烘箱中干燥后粉碎成粉狀固體使用。
將本發(fā)明產(chǎn)物對水中Hg2+離子的去除過程如下首先，分析待處理水中Hg2+離子的含量；其次，根據(jù)水中Hg2+離子的含量計算ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物的反應量，水中所含投加的絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物的量為0. 10 20mg/L。
第三，去除過程為(1)將含有Hg2+離子的水輸送至反應器中，按上述反應比例，通過加藥管向反應器中投加絮凝劑ニ甲基ニ烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物；同吋，啟動攪拌器將上述水體和所述絮凝劑充分攪拌，(以300r/min的速度攪拌I分鐘，然后再以100r/min的速度攪拌3分鐘)， 通過絮凝劑的絮凝作用從而使水環(huán)境當中的Hg2+離子濃度下降60%以上；(2)將步驟(I)處理的水體，靜置I IOh;通過絮凝沉降作用使水中絮凝劑ニ甲基ニ 烯丙基氯化銨丙烯酰胺共聚物及其吸附物沉降到底部。
表一所示是應用本發(fā)明產(chǎn)物去除水中Hg2+離子的實驗數(shù)據(jù)表權(quán)利要求
1.一種制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于包括如下順序的步驟 (1)室溫下，將一定量的二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體水溶液加入到反應容器中，控制總單體質(zhì)量濃度為總反應物的10 40% ； (2)再依次加入一定量的乳化劑油酸失水山梨醇酯即Span-80和連續(xù)相二甲苯到反應器中混合均勻，其質(zhì)量濃度分別控制在總反應物的O. I 2. 0%和10 50% ； (3)最后加入引發(fā)劑偶氮二異丙基脒唑啉鹽酸鹽即VA044，其質(zhì)量濃度控制在總反應物的O. 01 O. 5%之間，乳化20 60min ； (4)乳化后加入I.Omol/L的乙二胺四乙酸二鈉鹽即EDTA溶液作為絡合劑，其質(zhì)量濃度控制在總反應物的O. 02% O. 5% ； (5)再通入氮氣10 60min達到去除氧氣的目的； (6)將上一步處理后所得產(chǎn)物置于紫外燈光照射下進行引發(fā)，常溫下照射20 120min，熟化30 120min后得到白色膠乳狀產(chǎn)物； (7)將一定量的丙酮緩慢倒入白色膠乳狀產(chǎn)物中，進行脫乳處理； (8)最后將脫乳后的產(chǎn)物用無水乙醇洗滌，干燥后粉碎成粉狀固體即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于步驟(I)中，二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體的摩爾比為10 90 :90 10。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于步驟(6)所述紫外燈是采用IOOw 2000w的高壓汞燈，其波長220nm 2000nm，主波長365nm。
4.一種如權(quán)利要求I所述方法制備的二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的應用，其特征在于將固體產(chǎn)物配成溶液后用于去除水環(huán)境中的金屬Hg2+離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紫外光引發(fā)制備二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物的方法。本發(fā)明采用紫外光照射的方式，以二甲基二烯丙基氯化銨單體和丙烯酰胺單體為原料，偶氮二異丙基脒唑啉鹽酸鹽(VA044)為引發(fā)劑，Span-80為乳化劑，二甲苯為連續(xù)相，通過反向乳液聚合生成白色膠乳狀產(chǎn)物，經(jīng)過丙酮脫乳，無水乙醇洗滌后干燥、粉碎得到二甲基二烯丙基氯化銨與丙烯酰胺共聚物粉狀產(chǎn)物，將其應用于處理水環(huán)境當中的Hg2+離子，取得了較好的實驗結(jié)果。采用本發(fā)明方法制備的產(chǎn)物溶解性能好，適用范圍廣，可廣泛用于造紙、石油開采、污水處理、污泥脫水等多個行業(yè)。
文檔編號C02F1/56GK102633940SQ20121014732
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者任伯幟, 盧鏡丞, 周義, 周紅桃, 張鵬 申請人:湖南科技大學