一種非丙烯酰胺類高分子污泥脫水劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種污泥脫水劑，尤其是一種非丙烯酰胺類高分子污泥脫水劑及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 截至2012年年底，我國的城市污水處理率達到77. 4%。"十二五"期間，我國政府 提出了 2015年城市污水處理率要達到80%的目標，其中重點城市要達到85%，中小城市達 到70%。由此必將產(chǎn)生大量的污水廠污泥，使污泥處理成為日益突出的重要問題。
[0003] 在污泥處理工藝中，首先要解決的是污泥脫水，特別是復(fù)雜污泥脫水的問題。兩性 有機高分子污泥脫水劑，同時具有陰離子有機高分子絮凝劑和陽離子有機高分子絮凝劑和 非離子型高分子絮凝劑的特性，絮凝主要通過若干個高分子鏈對懸浮物"橋連"形成粗大絮 體，其效果的好壞與分子量、陰、陽尚子的含量及相互間的協(xié)同作用有關(guān)。兩性有機尚分子 污泥脫水劑應(yīng)用于污泥脫水，不但能使處理后的污泥絮體粗大，泥餅含水率低，而且還能調(diào) 理成分復(fù)雜污泥等優(yōu)點。
[0004] 傳統(tǒng)的兩性高分子脫水劑中主要采用的成分采用丙烯酰胺，由于它極高的聚合活 性，使反應(yīng)產(chǎn)物具有高分子量、長分子鏈，因此廣泛用于自由基共聚反應(yīng)中。但是丙烯酰胺 單體被認定為具有致癌性和神經(jīng)毒性，其在水處理藥劑的應(yīng)用對環(huán)境和健康的危害也越來 越引起人們的關(guān)注。由于其具有高沸點，單體很難通過蒸餾洗滌，目前通過其他技術(shù)手段也 很難將其完全除盡，因此開發(fā)出一種非丙烯酰胺類有機高分子污泥脫水劑至關(guān)重要。
[0005] 丙烯酸酯類單體具有廉價、易得，在25°C下的溶解度為6g/100ml，能夠與水和有 機溶劑進行良好的混溶，同時具有較高的共聚活性，有助于增強聚合物的分子量。更重要的 是其相對于傳統(tǒng)使用的丙烯酰胺具有低毒、非致癌性，使其成為水處理藥劑開發(fā)中難得的 環(huán)境友好型單體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種非丙烯酰胺類的兩性有機高分子污泥脫水劑的制備 方法。
[0007] 本發(fā)明的目的還在于提供上述制備方法合成的新型高分子污泥脫水劑。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] 一種非丙烯酰胺類高分子污泥脫水劑的制備方法，包括如下步驟：
[0010] (1)以質(zhì)量百分比計，用去離子水分別將非離子單體、陰離子單體和陽離子單體配 成10% -50 %的水溶液，將非離子單體、陰離子單體和陽離子單體的水溶液混合，并調(diào)節(jié)溶 液pH值為2-6,通氮，攪拌；
[0011] ⑵步驟⑴制得的混合溶液中加入均相當于單體總質(zhì)量〇. 05% -0. 5%的過硫酸 鹽類引發(fā)劑、亞硫酸鹽類還原劑、偶氮引發(fā)劑和EDTA-2Na，控制反應(yīng)溫度為25°C -50°C，促 發(fā)鏈引發(fā)和鏈增長反應(yīng)；
[0012] (3)步驟（2)中的反應(yīng)繼續(xù)通氮反應(yīng)l_3h，然后升溫至60°C，再繼續(xù)反應(yīng)40~ 60min后出料，得到膠體依次經(jīng)干燥、粉碎、造粒，即得高分子污泥脫水劑。
[0013] 步驟（1)配制的混合溶液中，非離子單體占單體總質(zhì)量的50% -90%，陰離子單體 占單體總質(zhì)量的5% -25%，陽離子單體占單體總質(zhì)量的5% -25%。
[0014] 步驟（1)所述非離子單體是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙 烯酸乙酯中的一種或兩種以上。
[0015] 所述陰離子單體是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 鈉、丙烯酸和丙烯酸鈉中的一種或兩種以上。
[0016] 所述陽離子單體是丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 銨、二甲基二烯丙基三甲基氯化銨和三甲胺基丙烯酸甲酯氯化銨中的一種或兩種以上。
[0017] 步驟（2)中所述的過硫酸鹽類引發(fā)劑是過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀，亞硫酸 鹽類還原劑是亞硫酸氫鈉或亞硫酸鈉，偶氮引發(fā)劑是偶氮二異丁脒鹽酸鹽或偶氮二咪唑啉 基丙烷二鹽酸鹽。
[0018] 步驟（1)中采用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值。
[0019] 本發(fā)明成功的利用了三種單體不同的特點進行有效組合，制造了具有協(xié)同作用的 高分子污泥脫水劑。反應(yīng)機理為自由基水溶液的三元共聚合，采用氧化還原引發(fā)劑和偶氮 引發(fā)劑復(fù)合引發(fā)。原理為：污泥膠體顆粒由于表面張力的作用吸收水分成為吸附水，膠體顆 粒表面帶負電相互排斥，妨礙顆粒的聚集，加入本發(fā)明高分子脫水劑后，通過陽離子部分的 電性中和作用和架橋效應(yīng)將微粒聚集在一起，并使粒子間的斥力勢能降低，使顆粒凝聚沉 淀。而陰離子部分增加了脫水劑的水溶性和分子鏈的延展性，并能夠與污泥表面殘留金屬 離子進行吸附，增效絮凝效果。
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0021] (1)本發(fā)明的有機部分制備方法采用的是三元水溶液共聚法，并以氧化還原引發(fā) 劑和偶氮引發(fā)劑作為復(fù)合引發(fā)，分子結(jié)構(gòu)均勻，轉(zhuǎn)化率高。
[0022] (2)本發(fā)明采用環(huán)境友好型的丙烯酸酯類單體進行反應(yīng)，聚合程度高，并且反應(yīng)后 期進行升溫，進一步降低了單體。
[0023] (3)本發(fā)明提供的兩性高分子脫水劑用于污泥處理，具有用量小，成本低，絮體粗 大，無毒害單體殘留，處理后污泥含水率低，無機懸浮物，處理效果好等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0024] 圖1為CPAM脫水劑的SEM圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明脫水劑的SEM圖。
[0026] 圖3為CPAM脫水劑處理污泥形貌掃描電鏡圖。
[0027] 圖4為本發(fā)明脫水劑處理污泥形貌掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合具體實施例來對發(fā)明作進一步說明，但不限于此。
[0029] 實施例1
[0030] (1)用去離子水分別將0.76kg丙烯酸甲酯（工業(yè)精制液體，江西昌九公司，下同） 配成7. 6kg水溶液，0. 08kg 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（濃度為60%的工業(yè)精制溶液， 美國路博潤公司，下同）配成〇.48kg水溶液，0.26kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（濃度為 70%的工業(yè)精制溶液，江蘇南天公司，下同）配成I. 8kg水溶液。將上述三種水溶液加入帶 有攪拌器和加熱夾套的搪瓷反應(yīng)釜中，用1 %質(zhì)量分數(shù)鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH至4后，開動 攪拌，通氮除氧；
[0031] (2)向反應(yīng)釜的溶液中分別加入0. 0035kg過硫酸銨，0. 003kg亞硫酸氫鈉， 0. 003kg偶氮二異丁脒鹽酸鹽（工業(yè)精制結(jié)晶，廣州創(chuàng)緣公司，下同），0. 002kg的 EDTA-2Na，控制反應(yīng)溫度為45°C ;繼續(xù)通氮反應(yīng)lh，然后升溫至60°C，再繼續(xù)反應(yīng)60min后 出料，得到膠體依次經(jīng)干燥、粉碎、造粒即得新型高分子污泥脫水劑。
[0032] 將通過實施例1制得的污泥脫水劑與陽離子丙烯酰胺CPAM作比較，分析制備脫水 劑表面形貌區(qū)別，如圖1、2。通過對比得出，由于本發(fā)明脫水劑具有兩性的特點，其表面