[發明專利]聚甲基丙烯酸多亞乙基多胺乙酯基螯合絮凝劑及制備方法

有效

• 申請號: 201310075673.9
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103112937A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 劉立華;唐安平;周智華;曾榮今
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發明屬于重金屬污水處理和絮凝劑領域，特別涉及一種集重金屬離子螯合和絮凝功能于一體的聚甲基丙烯酸多亞乙基多胺乙酯基螯合絮凝劑及其制備方法。?

背景技術

重金屬不能被微生物降解，易在生物體內富集而引起顯著毒性效應，是一種持久性污染物。環境一旦受到重金屬污染就很難治理，且其治理代價是相當慘痛的。據國家環境保護部統計，自2009年以來，中國已連續發生30多起重特大重金屬污染事件，多起血鉛事件，嚴重威脅到人民群眾的生命安全。重金屬污染已成為中國社會關注的熱點問題之一。重金屬污染的防治，事關廣大人民群眾尤其是兒童的身體健康，事關社會的和諧穩定。重金屬廢水是重金屬遷移并造成污染的一種主要形式，是對環境污染最嚴重、對人類危害最大的污水之一。迄今已研發了多種重金屬廢水處理方法，如化學沉淀法（氫氧化物、硫化物、螯合沉淀法）、鐵氧體法、吸附法、離子交換法、膜過濾（超濾、強化超濾法、納濾、反滲透、電滲析法）、浮選法和電化學方法（電絮凝、電浮選、電沉積）等。在這些方法中，有些處理效果不好，難以滿足越來越嚴格的廢水排放標準；有些在經濟上不可行，很大程度上限制了它們的實際應用價值。相比其他方法，螯合沉淀法操作簡便，處理效果好，適于大規模重金屬廢水的處理，是推進重金屬廢水處理規模化處理的最具應用前景的方法之一。其處理效果取決于所用螯合絮凝劑的性能。?

中國專利CN101585572A和CN102491473A公布了兩種類型的兩性高分子螯合絮凝劑，一定程度上解決高分子螯合劑使用過程中形成的絮體負電荷過剩的問題。但這兩個發明都是通過二烯丙基季銨鹽的形式在高分子鏈上引入正電荷，由于二烯丙基季銨鹽是通過分子內成環-分子間增長的鏈增長機理聚合的，聚合活性較低，相對分子質量一般都不高（劉立華，李菁，李佳秋.二烯丙基二烷基季銨鹽高分子的合成與基礎研究進展.高分子通報，2006，(5)：86-93），而絮凝性能的好壞在很大程度上取決于絮凝劑的相對分子質量。處理重金屬廢水的高分子螯合絮凝劑一方面要求高分子鏈上要有對重金屬離子具有強螯合能力的功能基團，能將重金屬離子牢牢“綁定”，另一方面又要求能將“綁定”重金屬離子后形成的微小絮體聚集形成粗大而密實的絮團，以利于其沉降分離。因此，專利CN101585572A和CN102491473A公布的兩類高分子螯合絮凝劑在相對分子質量方面是有明顯缺陷的，形成的絮體仍不夠粗大密實，導致沉降速率不夠快，沉渣體積偏大，含水率偏高。另外，專利CN101585572A是利用分子鏈上的酰胺基團—CONH₂與甲醛和多亞乙基多胺通過Mannich反應來接上活性氨基的，不能實現每個酰胺基團都能接上多亞乙基多胺基團，且過剩的甲醛易導致交聯，使其穩定性變差；專利CN102491473A是通過環氧基團來與多亞乙基多胺反應將活性氨基引入分子鏈中，以利于對重金屬離子具有強螯合作用的二硫代甲酸基的引入，由于反應體系中活潑氫來源多，部分環氧基易與其它活潑氫結合而開環的，因此，仍有相當一部分未能接上多亞乙基多胺基團。所以，上述兩類高分子螯合絮凝劑中都存在相當一部分鏈節沒有功能基團的情況。?

發明內容

本發明的目的之一在于針對現有高分子螯合絮凝劑存在的上述技術問題，?提供一種聚甲基丙烯酸多亞乙基多胺乙酯基螯合絮凝劑，本發明利用甲基丙烯酸酯類單體具有較高的聚合活性以利于合成較高相對分子質量的聚合物，以及通過酯交換反應在每個單體分子中都引入多亞乙基多胺以利于高分子的每個鏈節上都有功能基團，來促進對重金屬離子的螯合“綁定”和絮體的聚集生長，從而提高螯合絮凝效果，降低沉渣體積和含水率。?

本發明的聚甲基丙烯酸多亞乙基多胺乙酯基螯合絮凝劑，組成為：主要成分的結構式為式（Ⅰ）的化合物、輔助成分為黃原酸和氫氧化鈉，外觀為淡黃色或黃色透明液體；?

式（Ⅰ）中，n為1000～5000的整數，x為1～3的整數。?

本發明的第二個目的在于提供上述聚甲基丙烯酸多亞乙基多胺乙酯基螯合絮凝劑的制備方法，它包括如下步驟：?

（1）將多亞乙基多胺加到高壓反應釜中，再加入質量百分濃度為10%的氫氧化鉀溶液，加熱至沸騰，然后通入環氧乙烷，在160～180℃、0.5～0.8MPa下反應2～3h，減壓蒸餾得到N-羥乙基多亞乙基多胺；其中，多亞乙基多胺與環氧乙烷的摩爾比為2～2.1∶1，氫氧化鉀的量為投加的多亞乙基多胺和環氧乙烷總質量的0.4～0.6%；?