本發(fā)明屬于絮凝劑領(lǐng)域,尤其涉及一種秸稈高分子絮凝劑及其制備方法。
背景技術(shù):
當(dāng)前,在污水處理中廣泛應(yīng)用的絮凝劑可分為無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、微生物絮凝劑和秸稈高分子絮凝劑等種類。其中無(wú)機(jī)絮凝劑造價(jià)低廉,絮凝效果較好,以鋁鹽、鐵鹽及其聚合物為代表;鐵鹽形成的礬花分子量和強(qiáng)度較大,凈水效果顯著,受水溫影響效果小,pH值使用范圍廣,對(duì)某些原水有較好的處理效果,但鐵鹽絮凝劑不僅有強(qiáng)烈的腐蝕性,對(duì)設(shè)備要求高,而且容易殘留鐵離子,使處理水帶有顏色,影響處理效果;當(dāng)處理含有硫化物較多的工業(yè)廢水時(shí),鐵鹽絮凝劑中的Fe3+被還原成Fe2+,并與硫結(jié)合生成FeS和Fe2S3的混合物,使絮凝活性喪失。此外,利用無(wú)機(jī)類絮凝劑處理的水體中含有大量無(wú)機(jī)離子,過(guò)量的無(wú)機(jī)離子不僅影響到水質(zhì)的口感、也不利于人體健康,因而給水工藝中需要增加脫鹽、去離子工藝。鋁鹽絮凝劑絮凝效果也不錯(cuò),但其中的鋁經(jīng)各渠道進(jìn)入人體后,通過(guò)蓄積和參與許多生物化學(xué)反應(yīng),能將體內(nèi)必需的營(yíng)養(yǎng)元素和微量元素置換流失或沉積,干擾和破壞各部位的生理功能,導(dǎo)致人體出現(xiàn)諸如鋁性腦病、鋁性骨病、鋁性貧血等臨床鋁中毒病癥。同時(shí),鋁鹽的毒性也表現(xiàn)在對(duì)水生生物、植物的毒性效應(yīng)。當(dāng)鋁的濃度較大時(shí),對(duì)廢水生物處理過(guò)程中的微生物也可能產(chǎn)生不良影響。世界衛(wèi)生組織對(duì)水中殘留鋁含量的限制標(biāo)準(zhǔn)為0.2mg/L,美國(guó)定為0.05mg/L,我國(guó)也在2000年暫行水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中,增加了鋁的標(biāo)準(zhǔn)值為0.2mg/L。
有機(jī)絮凝劑包括人工合成高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑。人工合成高分子絮凝劑以聚丙烯酰胺類為代表,它們因?yàn)樾跄Ч?、投入量少在市?chǎng)上很受歡迎。但是這些類型的絮凝劑在生產(chǎn)、使用及后續(xù)處理中,也給環(huán)境帶來(lái)了很大的壓力,并對(duì)人類的健康構(gòu)成了明顯或潛在的危害?,F(xiàn)有資料表明:目前應(yīng)用范圍最廣、使用量最大的人工合成有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺類是低毒的,雖多數(shù)商品不刺激皮膚,但某些水解體可能有殘余地堿性,反復(fù)、長(zhǎng)期接觸時(shí)會(huì)有刺激性。另外,其合成成本高而且在合成過(guò)程中丙烯酰胺單體和夾帶的有毒重金屬對(duì)人體健康危害很大,使用后大部分高分子很難被環(huán)境降解,在自然環(huán)境中大量積累并長(zhǎng)期存在,給環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力;小部分能被降解成小分子如丙烯酰胺單體則是有毒物質(zhì),很多科學(xué)研究證明它是一種毒害神經(jīng)性很強(qiáng)的物質(zhì),且具有很強(qiáng)的致癌性,對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。一般人的無(wú)毒害日攝取量為0.5mg/kg。美國(guó)批準(zhǔn)的聚丙烯酰胺最大容許濃度為1.0mg/L,當(dāng)殘留單體量超過(guò)0.5%(質(zhì)量比)時(shí),就應(yīng)在PAM的產(chǎn)品包裝上貼上“毒物”的標(biāo)簽。英國(guó)規(guī)定聚丙烯酰胺平均投加濃度為0.5mg/L,最大投加量不得超過(guò)1mg/L,丙烯酰胺在聚合物的殘余量應(yīng)小于0.05%。
天然高分子絮凝劑主要包括淀粉、丹寧、多糖類、殼聚糖類、木質(zhì)素、纖維素和動(dòng)物膠等天然有機(jī)高分子物質(zhì),通過(guò)化學(xué)改性制成。由于天然有機(jī)高分子物質(zhì)具有無(wú)毒,能安全降解且價(jià)格低廉等特點(diǎn),曾一度引起各科研機(jī)構(gòu)的重視,但純天然多糖類初始物質(zhì)分子量較低且不穩(wěn)定,用量大,絮凝效果不佳且有可能產(chǎn)生BOD等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外研究人員嘗試將天然多糖類物質(zhì)用丙烯酰胺等有機(jī)分子接枝,得到的復(fù)合物具有較強(qiáng)的絮凝效果。但丙烯酰胺單體的二次污染和生物學(xué)毒性問(wèn)題還是未能得到有效的解決,制備過(guò)程復(fù)雜,生產(chǎn)成本也因此大大升高。致使多年來(lái)在此領(lǐng)域能真正商業(yè)化的產(chǎn)品并不多。
微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的可使液體中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細(xì)胞及膠體粒子等凝集沉淀的特殊高分子代謝產(chǎn)物。利用生物技術(shù),通過(guò)微生物發(fā)酵、抽提、精制而得到。但是現(xiàn)有的微生物細(xì)菌篩選、培養(yǎng)、發(fā)酵和提取絮凝物質(zhì)的方法和生產(chǎn)工藝過(guò)程復(fù)雜、生產(chǎn)成本過(guò)高,現(xiàn)階段大都還處在實(shí)驗(yàn)階段,實(shí)施大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還不太現(xiàn)實(shí)。
由于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑和合成有機(jī)高分子絮凝劑存在著一些固有的缺點(diǎn),微生物絮凝劑也一直未大規(guī)模應(yīng)用,近年來(lái)秸稈高分子絮凝劑得到了迅速的發(fā)展,尤其是它能克服使用單一絮凝劑的許多不足,兼具了單一絮凝劑的優(yōu)點(diǎn),適應(yīng)范圍廣,對(duì)低濃度或高濃度廢水、有色廢水、多種工業(yè)廢水、生活廢水等都有良好的凈化效果,還能提高絮凝過(guò)程中有機(jī)物的去除率,并能降低殘留金屬離子濃度,減少二次污染。因此,秸稈高分子絮凝劑有著很廣泛的發(fā)展前景。天然有機(jī)高分子絮凝劑由于分子量大、活性基團(tuán)多、結(jié)構(gòu)多樣化及其原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、易于生物降解、無(wú)二次污染等特點(diǎn),近年來(lái),被國(guó)內(nèi)外眾多研究工作者用來(lái)研制新型絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑雖然有用量大,沉淀時(shí)間慢,殘留等問(wèn)題,但價(jià)格低廉和成產(chǎn)工藝相對(duì)成熟等優(yōu)點(diǎn)也使其在今天仍然有很大的應(yīng)用空間。無(wú)機(jī)天然高分子秸稈高分子絮凝劑更是兼有兩者優(yōu)點(diǎn),因此也是秸稈高分子絮凝劑研制的焦點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種秸稈高分子絮凝劑,由以下組分按重量份數(shù)配比組成:純氧蒸汽氣化水236.437~461.329份,秸稈粉28.948~70.798份,琥珀酸二鈉31.119~140.191份,磺基琥珀酸-4-十二烷醇酯二鈉鹽27.198~44.868份,N-正丁基-苯甲酰-2-磺酰內(nèi)亞胺30.922~87.792份,1-氨基-4-羥基-2-(2-苯氧基乙氧基)-9,10-蒽二酮33.786~94.912份,1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸30.69~53.288份,a,a-二甲基苯甲醇27.160~72.389份,鐿納米微粒35.477~90.251份,1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌28.71~70.762份,2-[[2-氯-5-(三氟甲基)苯基]偶氮]-N-(2,3-二氫-2-氧代-1H-苯并咪唑-5-基)-3-氧代丁酰胺18.746~61.678份,[[9,10-二氫-1-羥基-9,10-二氧-4-(苯基氨基)-2-蒽基]氨基]-苯磺酸19.539~55.530份,O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯30.492~70.291份,苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯37.168~81.765份,質(zhì)量濃度為27.310ppm~294.564ppm的聚丙烯酰胺60.624~114.562份。
進(jìn)一步的,由以下組分按重量份數(shù)配比組成:純氧蒸汽氣化水237.437~460.329份,秸稈粉29.948~69.798份,琥珀酸二鈉32.119~139.191份,磺基琥珀酸-4-十二烷醇酯二鈉鹽28.198~43.868份,N-正丁基-苯甲酰-2-磺酰內(nèi)亞胺31.922~86.792份,1-氨基-4-羥基-2-(2-苯氧基乙氧基)-9,10-蒽二酮34.786~93.912份,1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸31.69~52.288份,a,a-二甲基苯甲醇28.160~71.389份,鐿納米微粒36.477~89.251份,1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌29.71~69.762份,2-[[2-氯-5-(三氟甲基)苯基]偶氮]-N-(2,3-二氫-2-氧代-1H-苯并咪唑-5-基)-3-氧代丁酰胺19.746~60.678份,[[9,10-二氫-1-羥基-9,10-二氧-4-(苯基氨基)-2-蒽基]氨基]-苯磺酸20.539~54.530份,O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯31.492~69.291份,苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯38.168~80.765份,質(zhì)量濃度為28.310ppm~293.564ppm的聚丙烯酰胺61.624~113.562份。
進(jìn)一步的,本發(fā)明還公開(kāi)了一種秸稈高分子絮凝劑的制備方法,按重量份數(shù)計(jì),包括如下步驟:
第1步:在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入純氧蒸汽氣化水和秸稈粉,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為29.790rpm~75.104rpm,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至44.464℃~45.93℃,加入琥珀酸二鈉攪拌均勻,進(jìn)行酯化反應(yīng)21.604~32.390分鐘,加入磺基琥珀酸-4-十二烷醇酯二鈉鹽,通入流量為20.996m3/min~61.570m3/min的氪氣0.29~0.94小時(shí);之后在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入N-正丁基-苯甲酰-2-磺酰內(nèi)亞胺,再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至61.464℃~94.93℃,保溫21.996~32.437分鐘,加入1-氨基-4-羥基-2-(2-苯氧基乙氧基)-9,10-蒽二酮,調(diào)整連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中溶液的pH值為4.8388~8.9451,保溫21.996~261.437分鐘;
第2步:另取鐿納米微粒,將鐿納米微粒在功率為5.61179KW~11.05437KW下超聲波處理0.27~0.94小時(shí),粉碎研磨,并通過(guò)416.970~516.376目篩網(wǎng);將鐿納米微粒加入到另一個(gè)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入質(zhì)量濃度為31.342ppm~261.826ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌分散鐿納米微粒,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溶液溫度在4.8996×10℃~8.993×10℃之間,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),并以4.8464×102rpm~8.9104×102rpm的速度攪拌,調(diào)整pH值在4.8179~8.9437之間,保溫?cái)嚢?.61×10-1~11.05×10-1小時(shí);之后停止反應(yīng)靜置5.61×10~11.05×10分鐘,去除雜質(zhì);將懸浮液加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯,調(diào)整pH值在1.996~2.570之間,形成沉淀物用純氧蒸汽氣化水洗脫,通過(guò)離心機(jī)在轉(zhuǎn)速4.970×103rpm~9.376×103rpm下得到固形物,在2.826×102℃~3.104×102℃溫度下干燥,研磨后過(guò)8.970×103~9.376×103目篩網(wǎng),備用;
第3步:另取1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和第2步處理后鐿納米微粒,混合均勻后采用電離輻射輻照,電離輻射輻照的能量為18.129MeV~46.647MeV、劑量為66.831kGy~106.465kGy、照射時(shí)間為30.538~55.427分鐘,得到性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌衔?;將1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌衔镏糜诹硪贿B續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定溫度29.388℃~75.570℃,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為21.996rpm~416.179rpm,pH調(diào)整到4.8129~8.9647之間,脫水30.104~44.604分鐘,備用;
第4步:將第3步得到的性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌暇鶆?,加至質(zhì)量濃度為31.342ppm~261.826ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌中,并流加至第1步的連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,流加速度為166.570mL/min~894.742mL/min;啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為35.719rpm~75.519rpm;攪拌4.8790~8.9647分鐘;再加入2-[[2-氯-5-(三氟甲基)苯基]偶氮]-N-(2,3-二氫-2-氧代-1H-苯并咪唑-5-基)-3-氧代丁酰胺,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,升溫至65.90℃~102.247℃,pH調(diào)整到4.8342~8.9826之間,通入氪氣通氣量為20.790m3/min~61.390m3/min,保溫靜置55.788~85.104分鐘;再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為30.148rpm~75.513rpm,加入[[9,10-二氫-1-羥基-9,10-二氧-4-(苯基氨基)-2-蒽基]氨基]-苯磺酸,使其反應(yīng)液的親水/親胺酯閾值為5.61179~11.05437,并使得pH調(diào)整到4.890~8.9247之間,保溫靜置54.10~94.504分鐘;
第5步:?jiǎn)?dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為27.424rpm~94.217rpm,邊攪拌邊向連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為4.594×102℃~9.810×102℃,保溫54.10~94.504分鐘后,加入苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯,酯化反應(yīng)21.604~32.570分鐘;之后加入聚丙烯酰胺,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為105.594℃~161.810℃,pH調(diào)整至4.8790~8.9390之間,壓力為0.27267MPa~0.28124MPa,反應(yīng)時(shí)間為0.420~0.945小時(shí);之后降壓至0MPa,降溫至54.2790℃~59.27826℃出料,即得到一種秸稈高分子絮凝劑。
進(jìn)一步的,所述鐿納米微粒的粒徑為35.329μm~45.798μm。
進(jìn)一步的,本發(fā)明還公開(kāi)了一種秸稈高分子絮凝劑的應(yīng)用;該商業(yè)用秸稈高分子絮凝劑主要用于針對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活污水處理中的應(yīng)用。
進(jìn)一步的,所述工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活污水是指糞便水、洗浴水、洗滌水和沖洗水、造紙廢水、紡織廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、冶金廢水、煉油廢水中的至少一種。
進(jìn)一步的,所述一種秸稈高分子絮凝劑與惰性稀釋劑配合使用,一種秸稈高分子絮凝劑與惰性稀釋劑配合質(zhì)量比為1:456.191~896.868;所述惰性稀釋劑為:①4-氯-2-[[1-(2,5-二氯-4-磺基苯基)-4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1H-吡唑-4-基]偶氮]-5-甲基-苯磺酸鈣鹽、②2-[[[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-4-吡唑基)偶氮基]-4-羥苯基]磺酰基]氨基]-苯甲酸鈉、③二[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-吡唑-4-基)偶氮]-4-羥基-5-硝基苯磺酸根合(3-)]鉻酸(3-)二氫鈉三種中的一種,所述惰性稀釋劑為常見(jiàn)市售商品。
本發(fā)明專利公開(kāi)的一種秸稈高分子絮凝劑及其制備方法,其優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)本發(fā)明所述一種秸稈高分子絮凝劑,其適用于多種工業(yè)廢水和生活廢水,并可通過(guò)調(diào)整配方比例,進(jìn)一步擴(kuò)大使用范圍;與市售無(wú)機(jī)鋁鹽處理工業(yè)廢水或生活污水相比較,本發(fā)明絮凝效果相當(dāng)于普通無(wú)機(jī)鋁鹽的1~2倍;
(2)本發(fā)明所述一種秸稈高分子絮凝劑能夠大大降低污泥中表面粒子的應(yīng)力,采用秸稈為原料,絮凝劑殘留物很容易被環(huán)境中的微生物降解,不存在二次污染問(wèn)題;
(3)本發(fā)明所述一種秸稈高分子絮凝劑,該生產(chǎn)方法對(duì)設(shè)備要求不高,反應(yīng)條件溫和,易于放大,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、適用廣;
(4)本發(fā)明所述一種秸稈高分子絮凝劑為合成原料,來(lái)源廣,價(jià)格低,對(duì)秸稈的“綠色”使用符合循環(huán)經(jīng)濟(jì),清潔生產(chǎn)的需要。在使用過(guò)后不會(huì)產(chǎn)生沉淀,不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染;應(yīng)用本發(fā)明所述的一種秸稈高分子絮凝劑,設(shè)備要求簡(jiǎn)單、運(yùn)營(yíng)成本低。
附圖說(shuō)明
圖1是一種秸稈高分子絮凝劑與對(duì)照例運(yùn)動(dòng)粘度變化圖。
圖2是一種秸稈高分子絮凝劑與對(duì)照例絮凝膠穩(wěn)定率變化圖。
圖3是一種秸稈高分子絮凝劑與對(duì)照例泌水率變化圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容,但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下,對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換,均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明,實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
實(shí)施例1
按照以下步驟制備本發(fā)明所述一種秸稈高分子絮凝劑,并按重量份數(shù)計(jì):
第1步:在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入純氧蒸汽氣化水236.437份,秸稈粉28.948份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為29.790rpm,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至44.464℃,加入琥珀酸二鈉31.119份攪拌均勻,進(jìn)行酯化反應(yīng)21.604分鐘,加入磺基琥珀酸-4-十二烷醇酯二鈉鹽27.198份,通入流量為20.996m3/min的氪氣0.29小時(shí);之后在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入N-正丁基-苯甲酰-2-磺酰內(nèi)亞胺30.922份,再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至61.464℃,保溫21.996分鐘,加入1-氨基-4-羥基-2-(2-苯氧基乙氧基)-9,10-蒽二酮33.786份,調(diào)整連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中溶液的pH值為4.8388,保溫21.996分鐘;
第2步:另取鐿納米微粒35.477份,將鐿納米微粒在功率為5.61179KW下超聲波處理0.27小時(shí),粉碎研磨,并通過(guò)416.970目篩網(wǎng);將鐿納米微粒加入到另一個(gè)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入質(zhì)量濃度為31.342ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌28.71份,分散鐿納米微粒,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溶液溫度在4.8996×10℃,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),并以4.8464×102rpm的速度攪拌,調(diào)整pH值在4.8179,保溫?cái)嚢?.61×10-1小時(shí);之后停止反應(yīng)靜置5.61×10分鐘,去除雜質(zhì);將懸浮液加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯30.492份,調(diào)整pH值在1.996,形成沉淀物用純氧蒸汽氣化水洗脫,通過(guò)離心機(jī)在轉(zhuǎn)速4.970×103rpm下得到固形物,在2.826×102℃溫度下干燥,研磨后過(guò)8.970×103目篩網(wǎng),備用;
第3步:另取1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸30.69份、a,a-二甲基苯甲醇27.160份和第2步處理后鐿納米微粒35.477份,混合均勻后采用電離輻射輻照,電離輻射輻照的能量為18.129MeV、劑量為66.831kGy、照射時(shí)間為30.538分鐘,得到性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌衔铮粚?-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌衔镏糜诹硪贿B續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定溫度29.388℃,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為21.996rpm,pH調(diào)整到4.8129,脫水30.104分鐘,備用;
第4步:將第3步得到的性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌暇鶆?,加至質(zhì)量濃度為31.342ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌28.71份中,并流加至第1步的連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,流加速度為166.570mL/min;啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為35.719rpm;攪拌4.8790分鐘;再加入2-[[2-氯-5-(三氟甲基)苯基]偶氮]-N-(2,3-二氫-2-氧代-1H-苯并咪唑-5-基)-3-氧代丁酰胺18.746份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,升溫至65.90℃,pH調(diào)整到4.8342,通入氪氣通氣量為20.790m3/min,保溫靜置55.788分鐘;再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為30.148rpm,加入[[9,10-二氫-1-羥基-9,10-二氧-4-(苯基氨基)-2-蒽基]氨基]-苯磺酸19.539份,使其反應(yīng)液的親水/親胺酯閾值為5.61179,并使得pH調(diào)整到4.890,保溫靜置54.10分鐘;
第5步:?jiǎn)?dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為27.424rpm,邊攪拌邊向連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯30.492份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為4.594×102℃,保溫54.10分鐘后,加入苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯37.168份,進(jìn)行酯化反應(yīng)21.604分鐘;之后加入27.310ppm的聚丙烯酰胺60.624份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為105.594℃,pH調(diào)整至4.8790,壓力為0.27267MPa,反應(yīng)時(shí)間為0.420小時(shí);之后降壓至0MPa,降溫至54.2790℃出料,即得到一種秸稈高分子絮凝劑。
其中所述鐿納米微粒的粒徑為35.329μm。
在應(yīng)用中,所述一種秸稈高分子絮凝劑需要與惰性稀釋劑配合使用,一種秸稈高分子絮凝劑與惰性稀釋劑配合質(zhì)量比為1:456.191;所述惰性稀釋劑為:4-氯-2-[[1-(2,5-二氯-4-磺基苯基)-4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1H-吡唑-4-基]偶氮]-5-甲基-苯磺酸鈣鹽,所述惰性稀釋劑4-氯-2-[[1-(2,5-二氯-4-磺基苯基)-4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1H-吡唑-4-基]偶氮]-5-甲基-苯磺酸鈣鹽為常見(jiàn)市售商品。
實(shí)施例2
按照以下步驟制備本發(fā)明所述一種秸稈高分子絮凝劑,并按重量份數(shù)計(jì):
第1步:在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入純氧蒸汽氣化水461.329份,秸稈粉70.798份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為75.104rpm,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至45.93℃,加入琥珀酸二鈉140.191份攪拌均勻,進(jìn)行酯化反應(yīng)32.390分鐘,加入磺基琥珀酸-4-十二烷醇酯二鈉鹽44.868份,通入流量為61.570m3/min的氪氣0.94小時(shí);之后在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入N-正丁基-苯甲酰-2-磺酰內(nèi)亞胺87.792份,再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至94.93℃,保溫32.437分鐘,加入1-氨基-4-羥基-2-(2-苯氧基乙氧基)-9,10-蒽二酮94.912份,調(diào)整連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中溶液的pH值為8.9451,保溫261.437分鐘;
第2步:另取鐿納米微粒90.251份,將鐿納米微粒在功率為11.05437KW下超聲波處理0.94小時(shí),粉碎研磨,并通過(guò)516.376目篩網(wǎng);將鐿納米微粒加入到另一個(gè)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入質(zhì)量濃度為261.826ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌70.762份,分散鐿納米微粒,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溶液溫度在8.993×10℃,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),并以8.9104×102rpm的速度攪拌,調(diào)整pH值在8.9437,保溫?cái)嚢?1.05×10-1小時(shí);之后停止反應(yīng)靜置11.05×10分鐘,去除雜質(zhì);將懸浮液加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯70.291份,調(diào)整pH值在2.570,形成沉淀物用純氧蒸汽氣化水洗脫,通過(guò)離心機(jī)在轉(zhuǎn)速9.376×103rpm下得到固形物,在3.104×102℃溫度下干燥,研磨后過(guò)9.376×103目篩網(wǎng),備用;
第3步:另取1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸53.288份、a,a-二甲基苯甲醇72.389份和第2步處理后鐿納米微粒90.251份,混合均勻后采用電離輻射輻照,電離輻射輻照的能量為46.647MeV、劑量為106.465kGy、照射時(shí)間為55.427分鐘,得到性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌衔?;將1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌衔镏糜诹硪贿B續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定溫度75.570℃,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為416.179rpm,pH調(diào)整到8.9647,脫水44.604分鐘,備用;
第4步:將第3步得到的性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微粒混合均勻,加至質(zhì)量濃度為261.826ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌70.762份中,并流加至第1步的連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,流加速度為894.742mL/min;啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為75.519rpm;攪拌8.9647分鐘;再加入2-[[2-氯-5-(三氟甲基)苯基]偶氮]-N-(2,3-二氫-2-氧代-1H-苯并咪唑-5-基)-3-氧代丁酰胺61.678份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,升溫至102.247℃,pH調(diào)整到8.9826,通入氪氣通氣量為61.390m3/min,保溫靜置85.104分鐘;再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為75.513rpm,加入[[9,10-二氫-1-羥基-9,10-二氧-4-(苯基氨基)-2-蒽基]氨基]-苯磺酸55.530份,使其反應(yīng)液的親水/親胺酯閾值為11.05437,并使得pH調(diào)整到8.9247,保溫靜置94.504分鐘;
第5步:?jiǎn)?dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為94.217rpm,邊攪拌邊向連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯70.291份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為9.810×102℃,保溫94.504分鐘后,加入苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯81.765份,進(jìn)行酯化反應(yīng)32.570分鐘;之后加入294.564ppm的聚丙烯酰胺114.562份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為161.810℃,pH調(diào)整至8.9390,壓力為0.28124MPa,反應(yīng)時(shí)間為0.945小時(shí);之后降壓至0MPa,降溫至59.27826℃出料,即得到一種秸稈高分子絮凝劑。
其中所述鐿納米微粒的粒徑為45.798μm。
在應(yīng)用中,所述一種秸稈高分子絮凝劑需要與惰性稀釋劑配合使用,一種秸稈高分子絮凝劑與惰性稀釋劑配合質(zhì)量比為1:896.868;所述惰性稀釋劑為:二[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-吡唑-4-基)偶氮]-4-羥基-5-硝基苯磺酸根合(3-)]鉻酸(3-)二氫鈉,所述惰性稀釋劑二[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-吡唑-4-基)偶氮]-4-羥基-5-硝基苯磺酸根合(3-)]鉻酸(3-)二氫鈉為常見(jiàn)市售商品。
實(shí)施例3
按照以下步驟制備本發(fā)明所述一種秸稈高分子絮凝劑,并按重量份數(shù)計(jì):
第1步:在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入純氧蒸汽氣化水236.9437份,秸稈粉28.9948份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為29.9790rpm,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至44.9464℃,加入琥珀酸二鈉31.9119份攪拌均勻,進(jìn)行酯化反應(yīng)21.9604分鐘,加入磺基琥珀酸-4-十二烷醇酯二鈉鹽27.9198份,通入流量為20.9996m3/min的氪氣0.929小時(shí);之后在連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入N-正丁基-苯甲酰-2-磺酰內(nèi)亞胺30.9922份,再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溫度升至61.9464℃,保溫21.9996分鐘,加入1-氨基-4-羥基-2-(2-苯氧基乙氧基)-9,10-蒽二酮33.9786份,調(diào)整連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中溶液的pH值為4.89388,保溫21.9996分鐘;
第2步:另取鐿納米微粒35.9477份,將鐿納米微粒在功率為5.619179KW下超聲波處理0.927小時(shí),粉碎研磨,并通過(guò)416.9970目篩網(wǎng);將鐿納米微粒加入到另一個(gè)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,加入質(zhì)量濃度為31.9342ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌28.971份,分散鐿納米微粒,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,使溶液溫度在4.89996×10℃,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),并以4.89464×102rpm的速度攪拌,調(diào)整pH值在4.89179,保溫?cái)嚢?.619×10-1小時(shí);之后停止反應(yīng)靜置5.619×10分鐘,去除雜質(zhì);將懸浮液加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯30.9492份,調(diào)整pH值在1.9996,形成沉淀物用純氧蒸汽氣化水洗脫,通過(guò)離心機(jī)在轉(zhuǎn)速4.9970×103rpm下得到固形物,在2.9826×102℃溫度下干燥,研磨后過(guò)8.9970×103目篩網(wǎng),備用;
第3步:另取1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸30.969份、a,a-二甲基苯甲醇27.9160份和第2步處理后鐿納米微粒35.9477份,混合均勻后采用電離輻射輻照,電離輻射輻照的能量為18.9129MeV、劑量為66.9831kGy、照射時(shí)間為30.9538分鐘,得到性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微粒混合物;將1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌衔镏糜诹硪贿B續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定溫度29.9388℃,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為21.9996rpm,pH調(diào)整到4.89129,脫水30.9104分鐘,備用;
第4步:將第3步得到的性狀改變的1-氨基-4-甲氨基蒽醌-2-磺酸、a,a-二甲基苯甲醇和鐿納米微?;旌暇鶆?,加至質(zhì)量濃度為31.9342ppm的1-[(2-羥乙基)氨基]-4-(甲氨基)-9,10-蒽醌28.971份中,并流加至第1步的連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中,流加速度為166.9570mL/min;啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為35.9719rpm;攪拌4.89790分鐘;再加入2-[[2-氯-5-(三氟甲基)苯基]偶氮]-N-(2,3-二氫-2-氧代-1H-苯并咪唑-5-基)-3-氧代丁酰胺18.9746份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,升溫至65.990℃,pH調(diào)整到4.89342,通入氪氣通氣量為20.9790m3/min,保溫靜置55.9788分鐘;再次啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為30.9148rpm,加入[[9,10-二氫-1-羥基-9,10-二氧-4-(苯基氨基)-2-蒽基]氨基]-苯磺酸19.9539份,使其反應(yīng)液的親水/親胺酯閾值為5.619179,并使得pH調(diào)整到4.8990,保溫靜置54.910分鐘;
第5步:?jiǎn)?dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的攪拌機(jī),設(shè)定轉(zhuǎn)速為27.9424rpm,邊攪拌邊向連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中加入O-苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲四氟硼酸酯30.9492份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為4.9594×102℃,保溫54.910分鐘后,加入苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯37.9168份,進(jìn)行酯化反應(yīng)21.9604分鐘;之后加入27.9310ppm的聚丙烯酰胺60.9624份,啟動(dòng)連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜中的雙段式加熱裝置,設(shè)定連續(xù)攪拌式反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為105.9594℃,pH調(diào)整至4.89790,壓力為0.279267MPa,反應(yīng)時(shí)間為0.4920小時(shí);之后降壓至0MPa,降溫至54.27990℃出料,即得到一種秸稈高分子絮凝劑。
其中所述鐿納米微粒的粒徑為35.9329μm。
在應(yīng)用中,所述一種秸稈高分子絮凝劑需要與惰性稀釋劑配合使用,一種秸稈高分子絮凝劑與惰性稀釋劑配合質(zhì)量比為1:456.9191;所述惰性稀釋劑為:2-[[[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-4-吡唑基)偶氮基]-4-羥苯基]磺?;鵠氨基]-苯甲酸鈉,所述惰性稀釋劑2-[[[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-4-吡唑基)偶氮基]-4-羥苯基]磺?;鵠氨基]-苯甲酸鈉為常見(jiàn)市售商品。
對(duì)照例
對(duì)照例采用市售某品牌的秸稈高分子絮凝劑進(jìn)行工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活污水絮凝試驗(yàn)。
實(shí)施例4
將實(shí)施例1~3和對(duì)照例所獲得的秸稈高分子絮凝劑進(jìn)行工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活污水絮凝試驗(yàn),其中秸稈高分子絮凝劑與惰性稀釋劑配合使用,秸稈高分子絮凝劑與惰性稀釋劑的質(zhì)量比為1:456.191,所述惰性稀釋劑在實(shí)施例1中為4-氯-2-[[1-(2,5-二氯-4-磺基苯基)-4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1H-吡唑-4-基]偶氮]-5-甲基-苯磺酸鈣鹽、在實(shí)施例2中為二[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-吡唑-4-基)偶氮]-4-羥基-5-硝基苯磺酸根合(3-)]鉻酸(3-)二氫鈉、在;實(shí)施例3中為2-[[[3-[(4,5-二氫-3-甲基-5-氧代-1-苯基-1H-4-吡唑基)偶氮基]-4-羥苯基]磺酰基]氨基]-苯甲酸鈉;處理結(jié)束后對(duì)分子量、陰離子度、粘度、殘余單體含量等參數(shù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)分析如表1所示。
從表1可見(jiàn),本發(fā)明所述的一種秸稈高分子絮凝劑,其分子量、陰離子度、粘度、殘余單體含量均高于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。
此外,如圖1~3所示,是本發(fā)明所述的一種秸稈高分子絮凝劑與對(duì)照例所進(jìn)行的,隨使用時(shí)間變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。圖中看出,實(shí)施例1~3在運(yùn)動(dòng)粘度、絮凝膠穩(wěn)定率、泌水率等技術(shù)指標(biāo),均大幅優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。