[發(fā)明專利]一種具有微嵌段結(jié)構(gòu)的陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108084336A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭昭華;苗家兵;陳東;蘇向紅;姬學良;張云峰;王永旺;楊磊;宋英豪;常寧;鄭紅梅;李世春;范瑞成;張巴圖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國神華能源股份有限公司;神華準能資源綜合開發(fā)有限公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F226/02;C08F2/44;C08F4/40;C02F1/56;B01D21/01
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 崔華;陳悅軍

本發(fā)明公開了一種具有微嵌段結(jié)構(gòu)的陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用。所述制備方法包括將丙烯酰胺單體溶液、與所述丙烯酰胺單體共聚的陽離子單體、作為模板分子的陰離子聚合物、尿素和EDTA混勻，得到丙烯酰胺配液，然后在K2S2O8?NaHSO3?V50組成的復合引發(fā)體系下進行模板聚合反應(yīng)。本發(fā)明提供的絮凝劑在高溫、高酸環(huán)境下絮凝速度較快，具有良好的固液沉降分離效果，從而解決了沉降槽系統(tǒng)在“一步酸溶法”生產(chǎn)氧化鋁工藝中無法找到合適絮凝劑的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子合成領(lǐng)域，涉及一種具有微嵌段結(jié)構(gòu)的陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑(CPAM)及其制備方法與應(yīng)用，特別涉及一種適用于“一步酸溶法”生產(chǎn)氧化鋁工藝中稀釋料漿固液沉降分離的絮凝劑及其制備方法。

背景技術(shù)

“一步酸溶法”生產(chǎn)氧化鋁工藝中，溶出后的稀釋料漿需要進行高效的固液分離。采用沉降槽系統(tǒng)時，由于酸法體系下稀釋料漿的酸度和溫度均較高，很難采用市場上銷售的普通絮凝劑。

工業(yè)使用的絮凝劑主要分為無機絮凝劑和有機絮凝劑及微生物絮凝劑。無機絮凝劑主要是鋁鹽、鐵鹽制備而成，常在中性或堿性條件使用。有機絮凝劑分為天然高分子絮凝劑和合成高分子絮凝劑，天然高分子絮凝劑指淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素等含有羥基基團的天然物質(zhì)，其在高溫條件下性質(zhì)及結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，因此不適用于高溫、高酸體系。微生物絮凝劑會在該體系下失活，因此也不能使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種適用于“一步酸溶法”生產(chǎn)氧化鋁工藝中稀釋料漿固液沉降分離的絮凝劑及其制備方法，以使絮凝劑在高溫、高酸條件下適用于稀釋料漿的固液沉降分離。

本發(fā)明選擇合成高分子絮凝劑作為目標，采用模板聚合法來合成具有微嵌段結(jié)構(gòu)的陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑(CPAM)。本發(fā)明在反應(yīng)體系中加入一種低分子陰離子聚合物作為模板，模板分子通過靜電引力、氫鍵、范德華力和共價鍵等與陽離子單體結(jié)合，形成長度較短的陽離子單體單元，溶液中的丙烯酰胺單體自聚達一定長度后沿著模板鏈引發(fā)在長度較短單元中的陽離子單體聚合，這些陽離子單體聚合完畢后高分子鏈又進入溶液重新引發(fā)丙烯酰胺聚合，溶液中的丙烯酰胺單體聚合達到一定長度后，又開始引發(fā)單元中的陽離子單體聚合，如此反復就形成了具有微嵌段結(jié)構(gòu)的陽離子聚丙烯酰胺。這種結(jié)構(gòu)使得正電荷更加集中，使得其與被處理物料中顆粒的作用力更加牢固；同時也可以節(jié)省不用作用力點間的電荷，充分利用陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑的陽離子電荷，提升其絮凝效率的同時也能降低其投加量。此外，當陽離子單元形成微嵌段結(jié)構(gòu)時，丙烯酰胺嵌段單元將提供顆粒物更好接觸點也將促進架橋作用，從而獲得更好的絮凝效果。

在模板聚合反應(yīng)的引發(fā)體系選擇上，本發(fā)明采用氧化-還原與水溶性偶氮類化合物復合組成的復合引發(fā)體系。該體系的最大特點在于反應(yīng)活化能低，能使反應(yīng)始終在低自由基濃度水平下平穩(wěn)進行，在提高單體轉(zhuǎn)化率、相對分子質(zhì)量的同時能最大限度地降低由聚合過快帶來的反應(yīng)熱過大、支化等問題，減少交聯(lián)現(xiàn)象的發(fā)生，且水溶性偶氮類化合物為一級分解，其鏈轉(zhuǎn)移作用小，有利于提高聚丙烯酰胺產(chǎn)品的溶解性能與相對分子質(zhì)量。

具體地，為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種具有微嵌段結(jié)構(gòu)的陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑的制備方法，涉及到一種模板聚合合成法，包括以下步驟：