專利名稱：：丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種新型水溶性單體和陰離子絮凝劑的制備方法，及其與硫酸鐵溶液配成復合絮凝劑的應用，具體為一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物及其制備方法和應用。
背景技術：
：隨著工業的迅速發展和水污染的加劇，廢水中有機物的比例逐漸上升，特別是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產品回收過程中產生的高濃度焦化廢水。其中含有揮發酚、油類、萘、聯苯、吡啶、吲哚、喹啉、蒽等雜環及多環芳香族化合物和氧、硫、氮等雜環化合物，還有氰、硫、硫氰酸根等陰離子化合物和鐵、鎂、鈉、鍺等陽離子化合物，是造成水體污染的重要污染源之一。其處理已成為廢水治理的重點和難點，也是當前有機廢水處理行業的熱點研究領域之一。目前，多數企業采用的生化處理工藝對于焦化廢水中酚類物質的去除率較高，但對難降解有機物處理效果不佳，出水水質常常不能達到國家排放標準。研究發現，高價鐵鹽和聚丙烯酰胺都具有優良的絮凝性能。以丙烯酰胺或聚丙烯酰胺為原料制作絮凝劑的技術文獻也比較多，美國Rohm利用多羥基苯基化合物與丙烯酸酐反應制備了羥基苯基丙烯酸酯單體(Rohm，Haas.Crylicacidhydroxylphenylestermonomerandpolymer[P],CN101289388,2008-10-22)，Kazukiyo等利用丙烯酰氯為原料也合成了丙烯酸酯類水溶性單體(KazukiyoN.，KoukokuR,.TamotsuH，.etal.Acrylicestercompoundandacrylicestercompoundmixture[P]，JP2006316011,2006-11-24)，但他們的成本較高。
發明內容本發明為了解決現有丙烯酸酯類的絮凝劑降解有機物處理效果不佳以及成本高等問題而提供了一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物及其制備方法和應用。本發明是由以下技術方案實現的，一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物，結構如下，_ch2——ch—1一ch2——ch—11c=011c=011nh21nhx1y一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物的制備方法，包括下列(1)將丙烯酰胺溶于水中，在攪拌下，向溶液中加入4-氯甲基苯甲酸，調pH值至中性，然后加入碳酸鈉，繼續攪拌并使其在25'C下反應1h左右，升溫到50'C下反應3h，冷卻，向溶液中加入丙酮，攪拌，靜置10min，抽濾，得到白色粉末，用無水乙醇洗滌23次，50。C下真空干燥2h，得到4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉；(2)將丙烯酰胺和4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉，加適量去離子水配成質量分數為10%的單體溶液，加入可密封的反應器中，調節pH值為6左右，通氮除氧20min后，把磨口燒瓶放到3(TC恒溫水浴中，繼續通氮氣10min后，分別加入占單體總質量為P/。的NH4S20s和P/a的NaHS(U乍為引發齊lJ，反應3h得到目標產物。如圖1中b所示意經紅外光譜分析檢驗與目標產物吻合。ooc:芳環的骨架伸縮振動正常情況下有四條譜帶，約為1600，1585，1500，1450cm";且1,4-二取代苯860800cm"(VS)，證明有對位二取代苯環的存在。oc=o游離的C=0—般在1760cm"附近，如果發生共軛，則C=0的吸收峰移到16901680cm";且S。.h—般在1250cm—1附近，是一強吸收峰，表明有-coo的存在。如表1所示意，元素分析結果也顯示與目標產物吻合。表1聚合物的元素分析<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3如表2所示意，硫酸鐵與該試劑(450:1)配成復合絮凝劑應用于焦化廢水的處理，在焦化廢水的處理中表現出優良的絮凝性能。該試劑亦可單獨用作絮凝劑。表2絮凝性能測試<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發明采用廉價的丙烯酰胺為原料合成了新型的丙烯酰胺類水溶性單體，并通過自由基聚合得到了陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑，然后，將高價鐵鹽與陰離子絮凝劑復合使用，從而提高廢水處理性能。圖1為聚丙烯酰胺和本發明所述聚合物的紅外譜圖具體實施例方式一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物，結構如下，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(反應中兩種單體轉化率極高，所以式中X、Y值與投料物質的量比例相等，X、Y可以分別取1-1000)分子量約1200-1600萬。實施例1，(1)將0.7g(0.01mol)丙烯酰胺溶于10ml水中，在攪拌下，向溶液中加入1.7g(0.01mol)4-氯甲基苯甲酸，調pH值至中性，然后加入lg(0.01mol)碳酸鈉。繼續攪拌并使其在25。C下反應1h左右，升溫到5(TC下反應3h。冷卻，向溶液中加入15ml丙酮，攪拌，靜置10min，抽濾，得到白色粉末，用無水乙醇洗滌2~3次，5CTC下真空干燥2h。得到4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉1.8g，產率88%。(2)稱取2g丙烯酰胺加適量去離子水配成質量分數為10%的單體溶液，加入可密封的反應器中。調節pH值為6左右，通氮除氧20min后，把磨口燒瓶放到3(TC恒溫水浴中，繼續通氮氣10min后，然后加入占單體總質量為1。/。的NH4S208和1%的NaHS03作為引發劑，反應3h，制得絮凝劑PAM。其紅外檢測結果如圖1所示意的a。見表2中的第一組，將450g硫酸鐵和1g聚合物PAM溶于1000ml水中配成復合絮凝劑。在SW6型絮凝攪拌儀上進行燒杯混凝試驗,每個燒杯放置1000mL太原某焦化廠廢水水樣(pH8.16，濁度236NTU，CODcr3683mg/L)，加入1ml復合絮凝劑后，先以120r/min的速度攪拌1min,以40r/min的速度攪拌5min，靜置沉淀30min后，取上清液測水質。實施例2(1)將0.7g(0.01mol)丙烯酰胺溶于IOml水中，在攪拌下，向溶液中加入1.7g(O.Olmol)4-氯甲基苯甲酸，調pH值至中性，然后加入1g(0.01mol)碳酸鈉。繼續攪拌并使其在25。C下反應1h左右，升溫到50。C下反應3h。冷卻，向溶液中加入15ml丙酮，攪拌，靜置10min,抽濾，得到白色粉末，用無水乙醇洗滌23次，50。C下真空干燥2h。得到4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉1.8g，產率88%。(2)稱取2g丙烯酰胺和1g4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉，加適量去離子水分別配成質量分數為10%的單體溶液，然后加入可密封的反應器中。調節pH值為6左右，通氮除氧20min后，把磨口燒瓶放到3(TC恒溫水浴中，繼續通氮氣10min后，然后加入占單體總質量為1%的NH4S20s和1%的NaHS03作為引發劑，反應3h，制的陰離子絮凝劑PAN1。其紅外光譜檢測結果如圖1所示的b。由圖1可見經紅外光譜和元素分析檢驗產物與目標產物吻合。見表2第二組，將450g硫酸鐵和1g聚合物PAN1溶于1000ml水中配成復合絮凝劑。在SW6型絮凝攪拌儀上進行燒杯混凝試驗,每個燒杯放置1000mL太原某焦化廠廢水水樣(pH8.16，濁度236NTU，CODcr3683mg/L)，加入1ml復合絮凝劑后，先以120r/min的速度攪拌1min，以40r/min的速度攪拌5min，靜置沉淀30min后，取上清液測水質。實施例3(1)將0.7g(0.01mol)丙烯酰胺溶于IOml水中，在攪拌下，向溶液中加入1.7g(O.Olmol)4-氯甲基苯甲酸，調pH值至中性，然后加入1g(0.01mol)碳酸鈉。繼續攪拌并使其在25。C下反應1h左右，升溫到50"C下反應3h。冷卻，向溶液中加入15ml丙酮，攪拌，靜置10min，抽濾，得到白色粉末，用無水乙醇洗滌23次，5(TC下真空干燥2h。得到4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉1.8g，產率88%。(2)稱取2g丙烯酰胺和1.5g4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉，加適量去離子水配成質量分數為10%的單體溶液，加入可密封的反應器中。調節pH值為6左右，通氮除氧20min后，把磨口燒瓶放到3(TC恒溫水浴中，繼續通氮氣10min后，然后加入占單體總質量為1%的NH4SA和1%的NaHS03作為引發劑，反應3h，制的陰離子絮凝劑PAN2。見表2第三組，將450g硫酸鐵和1g聚合物PAN2溶于1000ml水中配成復合絮凝劑。在SW6型絮凝攪拌儀上進行燒杯混凝試驗,每個燒杯放置1000mL太原某焦化廠廢水水樣(pH8.16，濁度236NTU，CODcr3683mg/L)，加入1ml復合絮凝劑后，先以120r/min的速度攪拌1min，以40r/min的速度攪拌5min，靜置沉淀30min后，取上清液測水質。對照實施例4見表2第四組，將450g硫酸鐵和1g德國天使851BC聚合物絮凝劑溶于1000ml水中配成復合絮凝劑。在SW6型絮凝攪拌儀上進行燒杯混凝試驗,每個燒杯放置1000mL太原某焦化廠廢水水樣(pH8.16，濁度236NTU，CODcr3683mg/L)，加入1ml復合絮凝劑后，先以120r/min的速度攪拌1min，以40r/min的速度攪拌5min，靜置沉淀30min后，取上清液測水質。權利要求1、一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物，結構如下，2、一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物的制備方法，包括下列步驟(1)將丙烯酰胺溶于水中，在攪拌下向溶液中加入4-氯甲基苯甲酸，調pH值至中性，然后加入碳酸鈉，繼續攪拌并使其在25'C下反應1h，升溫到5(TC下反應3h，冷卻，向溶液中加入丙酮，攪拌，靜置10min，抽濾，得到白色粉末，用無水乙醇洗滌23次，5(TC下真空干燥2h，得到4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉，(2)將丙烯酰胺和4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉，加去離子水配成質量分數為10%的單體溶液，加入可密封的反應器中，調節pH值為6，通氮除氧20min后，把磨口燒瓶放到30。C恒溫水浴中，繼續通氮氣10min后，然后加入占單體總質量為1%的NH&08和1%的NaHS03作為引發劑，反應3h得到目標產物。3、一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物，作為廢水處理的絮凝劑的應用。全文摘要本發明涉及一種新型水溶性單體和陰離子絮凝劑的制備方法，及其與硫酸鐵溶液配成復合絮凝劑的應用，具體為一種丙烯酰胺/4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉共聚物及其制備方法和應用。解決現有丙烯酸酯類的絮凝劑降解有機物處理效果不佳以及成本高等問題。包括下列步驟(1)將丙烯酰胺溶于水中，加入4-氯甲基苯甲酸，得到4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉。(2)將丙烯酰胺和4-丙烯酰胺基甲基苯甲酸鈉，加入可密封的反應器中，加入NH<sub>4</sub>S<sub>2</sub>O<sub>8</sub>和NaHSO<sub>3</sub>作為引發劑，反應得到目標產物。本發明采用廉價的丙烯酰胺為原料合成了新型的丙烯酰胺類水溶性單體，并通過自由基聚合得到了陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑，提高了廢水處理性能。文檔編號C02F1/54GK101602829SQ20091007491公開日2009年12月16日申請日期2009年7月13日優先權日2009年7月13日發明者孟雙明,春晉,溫月麗,斌王,靜韓申請人:山西大同大學