[發明專利]一種陽離子污泥脫水劑的合成方法

無效

• 申請號: 200710078348.2
• 申請日: 2007-03-30
• 公開（公告）號: CN101050050A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 鄭懷禮;劉宏;譚銘卓;蔚陽;楊鈾
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F11/14
• 分類號: C02F11/14;C08F220/56;C08F4/40;C08J3/12
• 代理公司: 重慶大學專利中心
• 代理人: 胡正順

一、技術領域

本發明屬于污泥脫水劑的合成技術領域，特別涉及陽離子型污泥脫水劑的合成方法。

二、背景技術

近年來，隨著我國社會經濟和城市化的發展，城市污水的產生及其數量在不斷增長，而在城鎮污水處理過程中，會產生大量的污泥，其數量約占處理水量的0.3％～0.5％(體積)，污泥中通常含有大量的有毒有害物質(如有機殘片、寄生蟲卵、細菌、無機顆粒、重金屬等)、植物營養素(如氮、磷、鉀)、有機物和水分等。污泥顆粒細小，呈絮狀及膠狀結構，比重小，不易下沉、壓實，含水量高而不易脫水；穩定性差容易腐化發臭，若不及時處理會造成嚴重環境污染。

正常情況下，污泥中水分含量高達95％～97％，導致污泥有巨大的容積，這給污泥的后續處理帶來很大困難。因此，在污泥正式處理之前進行脫水處理是必不可少的。而投加絮凝劑因操作簡單、效果好而成為比較常用的污泥調質脫水方法。實踐證明，采用陽離子高分子絮凝劑對污泥進行調質，通過電中和及吸附架橋作用，與污泥顆粒結合，減少污泥與水的親和力，改變污泥中水分子的存在形式，使污泥形成顆粒大、空隙多和結構強的濾餅以利于后續脫水處理。

目前，我國城鎮污水處理廠的污泥脫水絮凝劑多為有機陽離子高分子絮凝劑。這些有機高分子污泥脫水絮凝劑幾乎都從國外進口，如：歐洲的氣巴公司和日本的三菱公司等。這些進口污泥脫水絮凝劑，價格很高；而且，脫水效能還有待改進，以適應當地的污水水質。目前，隨著我國環境治理力度的加大，城鎮污水處理廠大量興建，污泥脫水絮凝劑需求呈爆炸性增長趨勢。因此，城鎮污水廠污泥脫水絮凝劑急需國產化，急需進行技術創新，獲得自主知識產權，以降低城鎮污水處理廠污泥處理成本。

目前，城鎮污水廠使用較多的陽離子污泥脫水絮凝劑是丙烯酰胺的共聚物或改性物。主要有以利用二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)共聚、利用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)和丙烯酰胺(AM)共聚兩種。本發明涉及的是不同聚合條件下丙烯酰胺單體(AM)和陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)的共聚，通過一系列聚合條件的優化組合，最終合成一種應用效果優異、適應當地的污泥特性，以降低處理成本。

高分子污泥脫水劑是一類重要的功能高分子，其特征為高分子骨架上帶有-COO-，-CONH₂，-NH-等活性基團，它們所產生的氫鍵吸附作用，將許多污泥小顆粒吸附起來，形成更大的顆粒。因此實現對污泥與水的較好分離。作為脫水劑使用的高分子污泥脫水劑，可以分成兩類：一類是通過共聚反應使陽離子基團與丙烯酰胺的加成反應；另一類是聚丙烯酰胺的改性反應，在活性基團位置引入陽離子基團。一般來說前者更易制備大分子量的聚合物，且合成過程簡單，易操作，條件溫和，聚合環境毒害小。

現有陽離子污泥脫水劑的合成方法，是以丙烯酰胺為原料，通過與陽離子化合物的共聚或改性反應獲得。如公開號為CN1769221A的專利“污泥脫水劑及其制備方法”，是以陽離子或非離子聚丙烯酰胺、甲醛、有機胺、新鮮水為原料，輔以螯合劑、反應促進劑、終止劑，通過無機堿調節其pH值，在一定溫度下反應制得胺甲基聚丙烯酰胺為主要成分的膠體水溶液。該方法的主要不足之處是：反應成分較多，含有毒揮發成分(如甲醛、有機胺等)，存在二次污染的問題，不利于環境保護；反應過程復雜，生產成本相對較高；不易得到高分子量的聚合物，陽離子度也不易控制；該脫水劑對于石油等工業上含油較多的污泥有好的脫水效果，而對城鎮污水廠生活污泥或其他工業上含油不多的污泥處理效果不佳，不利于推廣應用。

三、發明內容

本發明的目的是針對現有的陽離子污泥脫水劑合成方法的不足之處，提供一種陽離子污泥脫水劑的合成方法，該方法具有合成時間短、省工省時、生產成本低；操作簡便、反應條件溫和、易控制、生產安全；便于工業生產及推廣應用等特點。

采用本發明方法制備出的陽離子污泥脫水劑是一種陽離子聚合物，其分子結構式為：

分子量為300萬～400萬，陽離子度為10％～30％，制備過程中加入的未反應物質可以作為脫水劑的一部分，實際應用中可以不必分離。

本發明的目的是這樣實現的：一種陽離子污泥脫水劑的合成方法，在兩種單體丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)水溶液中，先通過緩沖溶液調節反應體系的pH值，再用氧化還原復合引發劑引發聚合反應，在一定溫度下經聚合反應而成。其具體步驟如下：

(1)依次加藥并攪拌均勻