[发明专利]一种非丙烯酰胺类高分子污泥脱水剂及其制备方法

说明书

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。