一種交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置。所述交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置包括依次串聯的預混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機以及至少兩個接枝共聚釜。本實用新型交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置通過將預混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機以及至少兩個接枝共聚釜進行串聯，使得反應可以連續地進行，操作更加簡單，生產效率更高。
【專利說明】
一種交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及交聯淀粉的制備裝置，特別是涉及一種交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置。
【背景技術】
[0002]工業污水治理中重要組成部分的重金屬的捕集，其處理效果的好壞很大程度上取決于捕集劑的性能。
[0003]重金屬廢水治理方法很多，其中高分子重金屬捕集劑法是目前水體重金屬防治的重點方法，按其來源可分為人工合成高分子和天然高分子物質改性兩大類。與合成高分子相比，改性的天然高分子作為自然界中的可再生資源，不僅可以有效的解決合成高分子藥劑價格昂貴、原料緊缺等問題，而且其本身結構多樣，分子內活性基團可選擇性大，易于采用不同的改性工藝制備成結構多樣、適應不同使用目的的高分子重金屬捕集劑。
[0004]改性淀粉在處理污水時不僅可以利用淀粉的半剛性鏈和柔性支鏈將污水中懸浮的顆粒通過架撟作用絮凝沉降下來，而且因其既帶有陰離子基團又帶有陽離子基團，可以通過化學和物理作用降低污水中的C0D、B0D負荷。而且與其它高分子改性捕集劑相比，它的水溶性良好，更適合作重金屬捕集劑。
[0005]丙烯酰胺接枝淀粉是淀粉與丙烯酰胺的接枝共聚物，由于具有絮凝效果好、可降解和原料廉價易得等優點，多用作污水處理中的有機高分子絮凝劑。水溶液聚合法是制備淀粉接枝丙烯酰胺的傳統方法，由于采用水作為反應介質，三廢處理少，對環境具有一定的友好性，但是它存在聚合中產物粘壁、不易出料等問題。
[0006]根據捕集劑結構可以看出，重金屬捕集劑通常含有若干配位原子，常見的有氧
(O)、氮(N)、硫(S)和磷(P)等，這些配位原子作為供電子體可與許多重金屬離子發生強烈的螯合作用而形成沉淀。由于淀粉接枝丙烯酰胺酰胺基團中的氮原子也能與重金屬離子形成配位化合物，所以它也是一種較好的重金屬捕集劑，Khalil and Farag等人(Utilizat1nof Some Starch Derivatives in Heavy Metal 1ns Removal[J].Journal of AppliedPolymer Science, 1998,69(6):45-50)研究了淀粉接枝丙烯酰胺對Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Pb2+等多種重金屬離子的去除效果，結果表明淀粉接枝丙烯酰胺對Hg2+去除率為92.3%,對 Cu2+去除率為 79.2 %。
[0007]傳統方法中，淀粉接枝丙烯酰胺的反應，一般都是先將交聯淀粉、丙烯酰胺及其他物料稱量好后，加入反應釜中混合均勻，然后進行反應。反應需要一批一批地進行，操作相當繁瑣，效率較低。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型提供了一種可以連續進行的用于交聯淀粉與丙烯酰胺單體發生接枝共聚反應制備交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的裝置。
[0009]—種交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，包括依次串聯的預混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機以及至少兩個接枝共聚釜；
[0010]所述預混釜包括釜體，釜體內通過導流筒分隔為中心攪拌區和外圍溢流區，中心攪拌區安裝有攪拌槳，釜體頂部設有與中心攪拌區連通的交聯淀粉投加口以及工藝水管，釜體側壁設有與外圍溢流區連通的出口，該出口通過第一管路連通至溶解釜底部；
[0011]溶解釜內的底部設有與氮氣源相連的第一氮氣分布器，溶解釜上部設有溢流口，該溢流口通過第二管路連通至螺桿擠出糊化機的進料口 ；
[0012]螺桿擠出糊化機的出料口連通至首個接枝共聚釜的底部，首個接枝共聚釜頂部設有引發劑以及丙烯酰胺單體投加口；
[0013]相鄰的兩個接枝共聚釜之間，前一個接枝共聚釜的上部通過溢流口與后一個接枝共聚釜的底部連通。
[0014]交聯淀粉與水連續加入到預混釜中，經中心攪拌區內的攪拌槳攪拌混合均勻，混合均勻后的交聯淀粉與水混合物被擠入外圍溢流區，然后通過溢流作用從釜體側壁上的與外圍溢流區連通的出口進入到第一管路。由于第一管路的2端存在高度差，交聯淀粉與水的混合物在溢流作用及重力作用下進入溶解釜。當然也可以通過在第一管路上設置一臺驅動栗來驅動交聯淀粉與水的混合物進入溶解釜。交聯淀粉與水在溶解釜中進一步溶解混合均勻，同時第一氮氣分布器往溶解釜中通入氮氣，氮氣能夠保護交聯淀粉不被氧化。第一氮氣分布器包括位于溶解釜底部的環形管，環形管的管壁上設有出氣孔。
[0015]交聯淀粉與水在溶解釜中溶解混勻后，通過溶解釜上部的溢流口，進入第二管路，在溢流作用及重力作用下進入螺桿擠出糊化機。螺桿擠出糊化機能夠擠壓交聯淀粉水混合物，擠壓過程中會對混合物加熱，從而使混合物達到需要的糊化溫度。經過螺桿擠出糊化機后，交聯淀粉糊化成為糊化交聯淀粉。
[0016]糊化交聯淀粉被螺桿擠出糊化機擠出進入首個接枝共聚釜。引發劑以及丙烯酰胺單體加入首個接枝共聚釜，與糊化交聯淀粉混合發生接枝共聚反應。為了使反應充分，需要使用至少兩個接枝共聚釜，前一個接枝共聚釜的反應物會通過溢流口進入后一個接枝共聚釜。接枝共聚反應完成后，從最后一個接枝共聚釜的溢流口收集接枝粗產品，接枝粗產品經后續的處理后，獲得交聯型丙烯酰胺接枝淀粉成品。
[0017]優選的，所述工藝水管水平布置。水從工藝水管出來，沿水平方向流入預混釜的中心攪拌區，這樣不容易將下方的淀粉沖擊起來，影響淀粉與水的混合。
[0018]優選的，所述導流筒的底部收攏。導流筒的底部收攏，使得新加入的交聯淀粉和水不會馬上通過導流筒，有利于交聯淀粉與水在中心攪拌區充分混合均勻。
[0019]優選的，在預混釜內設有與氮氣源相連的第二氮氣分布器。在預混釜就開始通氮氣，有利于對交聯淀粉進行保護，防止交聯淀粉被氧化。
[0020]優選的，所述第二氮氣分布器包括位于導流筒下方的環形管以及與環形管相通且延伸進入導流筒內的豎直管，在環形管以及豎直管的管壁上均設有出氣孔。環形管出來的氮氣容易往外圍擴散進入外圍溢流區，豎直管出來的氮氣進入中心攪拌區。這種設計使得預混釜的各個地方都能有充足的氮氣進入，對交聯淀粉的保護效果更好。
[0021]優選的，所述的交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，還設有用于供應交聯淀粉的螺旋送料機，該螺旋送料機傾斜布置，出口與所述預混釜的交聯淀粉投加口相對。傾斜布置的螺旋送料機有利于將交聯淀粉擠壓粉碎，使交聯淀粉不容易聚團。
[0022]優選的，所述溶解釜內設有攪拌裝置。攪拌可以使交聯淀粉與水溶解混合更加均勻。更優選的，所述攪拌裝置為攪拌槳。
[0023]優選的，所述接枝共聚釜為依次串聯的三臺。串聯越多的接枝共聚釜越有利于接枝共聚反應的充分完成，但太多的接枝共聚釜增加了投入。
[0024]本實用新型交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置通過將預混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機以及至少兩個接枝共聚釜進行串聯，使得反應可以連續地進行，操作更加簡單，生產效率更高。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，一種交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，包括依次串聯的預混釜1、溶解釜2、螺桿擠出糊化機3以及3個接枝共聚釜(接枝共聚釜4、接枝共聚釜5和接枝共聚釜6)，還設有用于供應交聯淀粉的螺旋送料機7。螺旋送料機7傾斜布置，出口與預混釜I連通。
[0027]預混釜I包括釜體8，釜體8內通過導流筒10分隔為中心攪拌區11和外圍溢流區12，中心攪拌區11安裝有攪拌槳13，釜體8頂部設有與中心攪拌區11連通的交聯淀粉投加口以及工藝水管9，工藝水管9水平布置，釜體8側壁設有與外圍溢流區12連通的出口，該出口通過管路15連通至溶解釜2的底部。管路15上還設有用于將交聯淀粉與水的混合物加入到溶解釜2的驅動栗19。螺旋送料機7的出口與交聯淀粉投加口相對。導流筒10的底部收攏。在預混釜I內還設有與氮氣源相連的氮氣分布器14。氮氣分布器14包括位于導流筒10下方的環形管以及與環形管相通且延伸進入導流筒10內的豎直管，在環形管以及豎直管的管壁上均設有出氣孔。環形管出來的氮氣容易往外圍擴散進入外圍溢流區12，豎直管出來的氮氣進入中心攪拌區11。
[0028]溶解釜2內的底部設有與氮氣源相連的氮氣分布器17，溶解釜2上部設有溢流口，該溢流口通過管路18連通至螺桿擠出糊化機3的進料口。溶解釜2內設有攪拌槳16。
[0029]螺桿擠出糊化機3的出料口連通至接枝共聚釜4的底部，接枝共聚釜4的頂部設有引發劑以及丙烯酰胺單體投加口。接枝共聚釜4的上部通過溢流口與接枝共聚釜5的底部連通，接枝共聚釜5的上部通過溢流口與接枝共聚釜6的底部連通。接枝共聚釜內設有攪拌槳。
[0030]交聯淀粉與水連續加入到預混釜I中，經中心攪拌區11內的攪拌槳13攪拌混合均勻，混合均勻后的交聯淀粉與水混合物被擠入外圍溢流區12，氮氣分布器14往預混釜I中通入氮氣對交聯淀粉進行保護，交聯淀粉與水混合物通過溢流作用從釜體8側壁上的與外圍溢流區12連通的出口進入到管路15，驅動栗19驅動交聯淀粉與水的混合物進入溶解釜2。交聯淀粉與水在溶解釜2中進一步溶解混合均勻，同時氮氣分布器17往溶解釜2中通入氮氣，氮氣能夠保護交聯淀粉不被氧化。
[0031]交聯淀粉與水在溶解釜2中溶解混勻后，通過溶解釜2上部的溢流口，進入管路18，在溢流作用及重力作用下進入螺桿擠出糊化機3。螺桿擠出糊化機3能夠擠壓交聯淀粉水混合物，擠壓過程中會對混合物加熱，從而使混合物達到需要的糊化溫度。經過螺桿擠出糊化機3后，交聯淀粉糊化成為糊化交聯淀粉。
[0032]糊化交聯淀粉被螺桿擠出糊化機3擠出進入接枝共聚釜4。引發劑以及丙烯酰胺單體加入接枝共聚釜4，與糊化交聯淀粉混合發生接枝共聚反應。接枝共聚反應在接枝共聚釜
4、接枝共聚釜5和接枝共聚釜6中連續進行。接枝共聚反應完成后，從接枝共聚釜6的溢流口收集接枝粗產品，接枝粗產品經后續的處理后，獲得交聯型丙烯酰胺接枝淀粉成品。
【主權項】
1.一種交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，包括依次串聯的預混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機以及至少兩個接枝共聚釜； 所述預混釜包括釜體，釜體內通過導流筒分隔為中心攪拌區和外圍溢流區，中心攪拌區安裝有攪拌槳，釜體頂部設有與中心攪拌區連通的交聯淀粉投加口以及工藝水管，釜體側壁設有與外圍溢流區連通的出口，該出口通過第一管路連通至溶解釜底部； 溶解釜內的底部設有與氮氣源相連的第一氮氣分布器，溶解釜上部設有溢流口，該溢流口通過第二管路連通至螺桿擠出糊化機的進料口 ； 螺桿擠出糊化機的出料口連通至首個接枝共聚釜的底部，首個接枝共聚釜頂部設有引發劑以及丙烯酰胺單體投加口； 相鄰的兩個接枝共聚釜之間，前一個接枝共聚釜的上部通過溢流口與后一個接枝共聚釜的底部連通。2.如權利要求1所述的交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，所述導流筒的底部收攏。3.如權利要求1所述的交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，在預混釜內設有與氮氣源相連的第二氮氣分布器。4.如權利要求3所述的交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，所述第二氮氣分布器包括位于導流筒下方的環形管以及與環形管相通且延伸進入導流筒內的豎直管，在環形管以及豎直管的管壁上均設有出氣孔。5.如權利要求1所述的交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，還設有用于供應交聯淀粉的螺旋送料機，該螺旋送料機傾斜布置，出口與所述預混釜的交聯淀粉投加口相對。6.如權利要求1所述的交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，所述溶解釜內設有攪拌裝置。7.如權利要求1所述的交聯型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，所述接枝共聚釜為依次串聯的三臺。
【文檔編號】C08F220/56GK205603493SQ201620418109
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】劉百山, 馮群偉, 王全科, 韋曉燕, 歐陽玉霞, 胡亞雯, 吳泉龍, 金錦霞
【申請人】嘉興艾爾瑞環境科技有限公司