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本发明涉及一种阳离子聚脒絮凝剂及其制备方法。该阳离子聚脒絮凝剂以N-乙烯基甲酰胺和丙烯腈为原料，通过聚合和脒化两个阶段制得，在水处理过程中用于污泥脱水处理。本发明具有分子量高、阳离子度高、稳定性好等特点，且与现有的高分子絮凝剂相比，以阳离子聚丙烯酰胺为例，本发明在提高污泥脱水速度方面具有更佳的效果。可广泛应用于城市生活污水，开采、造纸、印染、日用化工等废水处理过程中产生的污泥处理。 权利要求书 1.一种阳离子聚脒絮凝剂，该阳离子聚脒絮凝剂阳离子度为5～15μmol/g，溶解在1.0g/L的聚脒溶液中的相对粘度为1.0～3.0，该絮凝剂是由N-乙烯基甲酰胺与丙烯腈聚合反应而成，该絮凝剂具有带有正电荷的重复脒化结构单元，重复的五元环结构脒基团的结构通式为： 其中，n为50～1000;X为-Cl或-HSO4。 2.权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，包括步骤如下： (1)量取N-乙烯基甲酰胺，加入N-乙烯基甲酰胺10～12倍体积的超纯水，置于20～30℃恒温水浴中，搅拌通氮气10～20min除氧; (2)保持恒温，向步骤(1)制得的体系中滴加引发剂亚硫酸氢钠和过硫酸铵，亚硫酸氢钠的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.1%～0.3%，过硫酸铵的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.01%～0.05%; (3)保持恒温，向步骤(2)制得的体系中滴加丙烯腈，3～10min滴加完，搅拌通氮气5～10min除氧，所述丙烯腈的加入量与N-乙烯基甲酰胺的摩尔比为:(0.8～1.2):1; (4)将水浴温度逐渐升温至40～50℃，恒温水浴反应4～5h，再将水浴温度升温至60～70℃，恒温水浴反应1～2h，所述的升温速率为1～3℃/min，得到聚合中间产物; (5)向步骤(4)制得的聚合中间产物加入浓盐酸和超纯水，然后置于105℃～110℃的油浴中，不断搅拌，恒温反应3～4h，得淡黄色脒化聚合产物溶液，所述浓盐酸与N-乙烯基甲酰胺摩尔比为2～3:1，超纯水的加入量为N-乙烯基甲酰胺体积的4～8倍; (6)淡黄色脒化聚合产物溶液冷却至室温，将淡黄色脒化聚合产物溶液倒入丙酮中进行萃取，丙酮的加入量为淡黄色脒化聚合产物溶液体积的2～6倍，过滤得萃取产物，萃取产物在40～60℃下真空干燥24h，得淡黄色阳离子聚脒絮凝剂。 3.根据权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，超纯水的加入量为N-乙烯基甲酰胺体积的10倍。 4.根据权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的亚硫酸氢钠的质量浓度为5～10wt%，所述的过硫酸铵的质量浓度为1～5wt%。 5.根据权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，引发剂亚硫酸氢钠的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.13%～0.16%，过硫酸铵的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.02%～0.04%。 6.根据权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述丙烯腈的加入量与N-乙烯基甲酰胺的摩尔比为:(1.0～1.1):1。 7.根据权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述浓盐酸与N-乙烯基甲酰胺摩尔比为2.5～2.8:1，超纯水的加入量为N-乙烯基甲酰胺体积的6～7倍。 8.根据权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，丙酮的加入量为淡黄色脒化聚合产物溶液体积的4～5倍。 9.一种权利要求1所述的阳离子聚脒絮凝剂的应用，方法如下: 在污泥脱水过程中，先将待处理污泥以150-200r/min的转速快速搅拌20-30s，混合均匀与后加入浓度1g/L的阳离子聚脒絮凝剂溶液，阳离子聚脒絮凝剂溶液的投加体积与污泥体积比为1:15～50，继续以150-200r/min的转速快速搅拌5～10min，然后以30-50r/min的转速搅拌15～20min，静置沉淀30min后，进行机械脱水。 说明书 一种阳离子聚脒絮凝剂及其制备方法 技术领域 本发明涉及一种阳离子聚脒絮凝剂及其制备方法，属于环境化学水处理技术领域。 背景技术 随着经济社会的快速发展以及水处理覆盖率的增加，城市污水处理厂每天都会产生大量的剩余污泥。污泥是含水(95%～99.5%)丰富的带负电荷的粒子群，污泥处理是整个废水处理中重要的环节之一，为了提高污泥的固含量，污泥经常需要经过脱水处理，以降低污泥含水率，减少污泥的质量和体积，以便于进一步处理。污泥脱水的关键是改善污泥的脱水性能，迄今为止，污泥脱水比较有效的方法是使用阳离子絮凝剂，该法不但污泥产量少且后续的机械脱水更容易，对提高污水处理效果和废水回用具有重要的作用。我国目前阳离子型絮凝剂的产量仅占合成絮凝剂总量的不到10%，而且大多数是产品质量较差，阳离子度不高，与国外相对分子质量大于1000万的阳离子型聚丙烯酰胺相比差距甚大，目前，绝大多数城市污水处理厂在进行污泥调质时均采用阳离子絮凝剂，实践表明此类药剂能达到较好的絮凝效果。然而随着工业的发展和人民生活水平的提高，污泥中有机成分逐渐增加，使得污泥脱水处理更为困难，单一的阳离子絮凝剂已不能满足污泥脱水的要求。 聚脒作为一种新颖的阳离子絮凝剂，电荷密度高，粘度大等优点，在污泥脱水中有着重要作用，国外学者对其已经有一些研究。目前国外已经在造纸和污水处理等行业得到应用，但是国内鲜有对该类聚合物研究的报道。 中国文献CN5B(号：8.3)公开了一种环型脒基高分子絮凝剂及其制备方法，环型脒基高分子絮凝剂具有特性粘度大、电荷密度高、水溶性好等特点，是由丙烯酰胺功能单体和丙烯腈通过自由基聚合而成，其结构通式为： 其中：聚合度m为100～6000，聚合度n为100～1000;X为-Cl或-HSO4;Y为-CN、-NH2、-CONH2、-NHCHO和-COOH取代基中的一种。该絮凝剂在处理油田废水方面具有一定的效果，但存在制备方法繁琐，温度条件难控等缺点。 发明内容 针对现有技术的不足，本发明提供一种阳离子聚脒絮凝剂及其制备方法。该絮凝剂具有重复的五元环结构脒基团，粘性大,易溶于水，具有较高的电荷密度，且制备方法简单易行。 本发明的技术方案如下： 一种阳离子聚脒絮凝剂，该阳离子聚脒絮凝剂阳离子度为5～15μmol/g，溶解在1.0g/L的聚脒溶液中的相对粘度为1.0～3.0，该絮凝剂是由N-乙烯基甲酰胺与丙烯腈聚合反应而成，该絮凝剂具有带有正电荷的重复脒化结构单元，重复的五元环结构脒基团的结构通式为： 其中，n为50～1000;X为-Cl或-HSO4。 一种阳离子聚脒絮凝剂的制备方法，包括步骤如下： (1)量取N-乙烯基甲酰胺，加入N-乙烯基甲酰胺10～12倍体积的超纯水，置于20～30℃恒温水浴中，搅拌通氮气10～20min除氧; (2)保持恒温，向步骤(1)制得的体系中滴加引发剂亚硫酸氢钠和过硫酸铵，亚硫酸氢钠的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.1%～0.3%，过硫酸铵的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.01%～0.05%; (3)保持恒温，向步骤(2)制得的体系中滴加丙烯腈，3～10min滴加完，搅拌通氮气5～10min除氧，所述丙烯腈的加入量与N-乙烯基甲酰胺的摩尔比为:(0.8～1.2):1; (4)将水浴温度逐渐升温至40～50℃，恒温水浴反应4～5h，再将水浴温度升温至60～70℃，恒温水浴反应1～2h，所述的升温速率为1～3℃/min，得到聚合中间产物; (5)向步骤(4)制得的聚合中间产物加入浓盐酸和超纯水，然后置于105℃～110℃的油浴中，不断搅拌，恒温反应3～4h，得淡黄色脒化聚合产物溶液，所述浓盐酸与N-乙烯基甲酰胺摩尔比为2～3:1，超纯水的加入量为N-乙烯基甲酰胺体积的4～8倍; (6)淡黄色脒化聚合产物溶液冷却至室温，将淡黄色脒化聚合产物溶液倒入丙酮中进行萃取，丙酮的加入量为淡黄色脒化聚合产物溶液体积的2～6倍，过滤得萃取产物，萃取产物在40～60℃下真空干燥24h，得淡黄色阳离子聚脒絮凝剂。 上述步骤(1)-步骤(4)N-乙烯基甲酰胺与丙烯腈实现聚合反应，步骤(5)-步骤(6)进行脒化。 本发明优选的，上述步骤(1)中，超纯水的加入量为N-乙烯基甲酰胺体积的10倍。 本发明优选的，所述的亚硫酸氢钠的质量浓度为5～10wt%，所述的过硫酸铵的质量浓度为1～5wt%。 本发明优选的，上述步骤(2)中，引发剂亚硫酸氢钠的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.13%～0.16%，过硫酸铵的加入量为N-乙烯基甲酰胺质量的0.02%～0.04%。 本发明优选的，上述步骤(3)中，所述丙烯腈的加入量与N-乙烯基甲酰胺的摩尔比为:(1.0～1.1):1。 本发明优选的，上述步骤(5)中，所述浓盐酸与N-乙烯基甲酰胺摩尔比为2.5～2.8:1，超纯水的加入量为N-乙烯基甲酰胺体积的6～7倍。 本发明优选的，上述步骤(6)中，丙酮的加入量为淡黄色脒化聚合产物溶液体积的4～5倍。 上述阳离子聚脒絮凝剂的应用，方法如下: 在污泥脱水过程中，先将待处理污泥以150-200r/min的转速快速搅拌20-30s，混合均匀与后加入浓度1g/L的阳离子聚脒絮凝剂溶液，阳离子聚脒絮凝剂溶液的投加体积与污泥体积比为1:15～50，继续以150-200r/min的转速快速搅拌5～10min，然后以30-50r/min的转速搅拌15～20min，静置沉淀30min后，进行机械脱水。 通过本发明的阳离子聚脒絮凝剂溶液进水污泥脱水后，污泥的含水率可降低77%，具有较好的脱水效果。 本发明的技术特点：本发明的聚脒絮凝剂具有带有正电荷的重复脒化结构单元，其溶剂具有正电性，污泥颗粒表面多为负电荷，当其与污泥混合后，正负电荷发生中和，使胶体颗粒脱稳，一些较小颗粒通过相互吸附拖带增加了自身质量，形成较大颗粒，另外，高分子絮凝剂与胶体或其他颗粒相接触时，这些絮凝剂分子上的带电基团会吸附在胶体或其他颗粒上，高分子絮凝剂分子上的其他基团还会继续吸附其他颗粒，胶体和其他颗粒的不断聚集使得形成越来越大的污泥絮体，从而加速污泥的沉降。 本发明与现有高分子絮凝剂相比，有如下优良效果： 本发明具有分子量高、阳离子度高、稳定性好等特点，且与现有的高分子絮凝剂相比，以阳离子聚丙烯酰胺为例，本发明在提高污泥脱水速度方面具有更佳的效果。
建议在水流的上方缓慢加入，让PAM随着水流冲入水中，不能一次性快速投入大量PAM，否则的话PAM会结团结块形成;鱼眼；而影响其使用PAM效果。聚丙烯酰胺按其结构又可分为非离子型、阴离子型和阳离子型。阴离子型多为PAM的水解体(HPAM)。聚丙烯酰胺的主链上带有大量的酰胺基化学活性很高，可以改性制取许多聚丙烯酰胺的衍生物，产品已广泛应用于造纸、选矿、采油、冶金、建材、污水处理等行业。应该搅拌多长时间？投加完PAM后一般应继续搅拌30min以上，一般在50min左右即可使用，有些PAM在冬天的话会难以溶解，建议增加搅拌时间，以确保其充分溶解；配制好的聚丙烯酰胺水溶液多长时间失效？溶解后的PAM应尽快使用，阴离子(ion)型一般不要***过36h，阳离子型溶解后很容易水解，应24h内使用。水乳液的聚丙烯酰胺是聚丙烯酰胺液体存在的一种形式，具有固体絮凝剂的特性，通过分子链中的极性基团吸附水中悬浮固体粒子，使粒子间架桥或电中和形成大的絮凝物(Crud)。除了拥有聚丙烯酰胺干粉的本身优点外，还具有电荷密度可选性大，溶解速度快，能耗低，存放和使用方，适用的氢离子浓度指数范围更广，电荷稳定性更高，絮凝效果更好，方便工人溶解，为工人减少很多不必要的麻烦，还有的优势。
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