一種交聯(lián)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(shí)用新型公開了一種交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置。所述交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置包括依次串聯(lián)的預(yù)混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機(jī)以及至少兩個接枝共聚釜。本實(shí)用新型交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置通過將預(yù)混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機(jī)以及至少兩個接枝共聚釜進(jìn)行串聯(lián)，使得反應(yīng)可以連續(xù)地進(jìn)行，操作更加簡單，生產(chǎn)效率更高。
【專利說明】
一種交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及交聯(lián)淀粉的制備裝置，特別是涉及一種交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)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(diǎn)方法，按其來源可分為人工合成高分子和天然高分子物質(zhì)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(jié)構(gòu)多樣，分子內(nèi)活性基團(tuán)可選擇性大，易于采用不同的改性工藝制備成結(jié)構(gòu)多樣、適應(yīng)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(tuán)又帶有陽離子基團(tuán)，可以通過化學(xué)和物理作用降低污水中的C0D、B0D負(fù)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(yōu)點(diǎn)，多用作污水處理中的有機(jī)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(tǒng)方法，由于采用水作為反應(yīng)介質(zhì)，三廢處理少，對環(huán)境具有一定的友好性，但是它存在聚合中產(chǎn)物粘壁、不易出料等問題。
[0006]根據(jù)捕集劑結(jié)構(gòu)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(fā)生強(qiáng)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(tuán)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(jié)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(tǒng)方法中，淀粉接枝丙烯酰胺的反應(yīng)，一般都是先將交聯(lián)淀粉、丙烯酰胺及其他物料稱量好后，加入反應(yīng)釜中混合均勻，然后進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)需要一批一批地進(jìn)行，操作相當(dāng)繁瑣，效率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型提供了一種可以連續(xù)進(jìn)行的用于交聯(lián)淀粉與丙烯酰胺單體發(fā)生接枝共聚反應(yīng)制備交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的裝置。
[0009]—種交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，包括依次串聯(lián)的預(yù)混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機(jī)以及至少兩個接枝共聚釜；
[0010]所述預(yù)混釜包括釜體，釜體內(nèi)通過導(dǎo)流筒分隔為中心攪拌區(qū)和外圍溢流區(qū)，中心攪拌區(qū)安裝有攪拌槳，釜體頂部設(shè)有與中心攪拌區(qū)連通的交聯(lián)淀粉投加口以及工藝水管，釜體側(cè)壁設(shè)有與外圍溢流區(qū)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(nèi)的底部設(shè)有與氮?dú)庠聪噙B的第一氮?dú)夥植计?，溶解釜上部設(shè)有溢流口，該溢流口通過第二管路連通至螺桿擠出糊化機(jī)的進(jìn)料口 ；
[0012]螺桿擠出糊化機(jī)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(shè)有引發(fā)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(lián)淀粉與水連續(xù)加入到預(yù)混釜中，經(jīng)中心攪拌區(qū)內(nèi)的攪拌槳攪拌混合均勻，混合均勻后的交聯(lián)淀粉與水混合物被擠入外圍溢流區(qū)，然后通過溢流作用從釜體側(cè)壁上的與外圍溢流區(qū)連通的出口進(jìn)入到第一管路。由于第一管路的2端存在高度差，交聯(lián)淀粉與水的混合物在溢流作用及重力作用下進(jìn)入溶解釜。當(dāng)然也可以通過在第一管路上設(shè)置一臺驅(qū)動栗來驅(qū)動交聯(lián)淀粉與水的混合物進(jìn)入溶解釜。交聯(lián)淀粉與水在溶解釜中進(jìn)一步溶解混合均勻，同時第一氮?dú)夥植计魍芙飧型ㄈ氲獨(dú)?，氮?dú)饽軌虮Ｗo(hù)交聯(lián)淀粉不被氧化。第一氮?dú)夥植计靼ㄎ挥谌芙飧撞康沫h(huán)形管，環(huán)形管的管壁上設(shè)有出氣孔。
[0015]交聯(lián)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(jìn)入第二管路，在溢流作用及重力作用下進(jìn)入螺桿擠出糊化機(jī)。螺桿擠出糊化機(jī)能夠擠壓交聯(lián)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(dá)到需要的糊化溫度。經(jīng)過螺桿擠出糊化機(jī)后，交聯(lián)淀粉糊化成為糊化交聯(lián)淀粉。
[0016]糊化交聯(lián)淀粉被螺桿擠出糊化機(jī)擠出進(jìn)入首個接枝共聚釜。引發(fā)劑以及丙烯酰胺單體加入首個接枝共聚釜，與糊化交聯(lián)淀粉混合發(fā)生接枝共聚反應(yīng)。為了使反應(yīng)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(yīng)物會通過溢流口進(jìn)入后一個接枝共聚釜。接枝共聚反應(yīng)完成后，從最后一個接枝共聚釜的溢流口收集接枝粗產(chǎn)品，接枝粗產(chǎn)品經(jīng)后續(xù)的處理后，獲得交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉成品。
[0017]優(yōu)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(yù)混釜的中心攪拌區(qū)，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(yōu)選的，所述導(dǎo)流筒的底部收攏。導(dǎo)流筒的底部收攏，使得新加入的交聯(lián)淀粉和水不會馬上通過導(dǎo)流筒，有利于交聯(lián)淀粉與水在中心攪拌區(qū)充分混合均勻。
[0019]優(yōu)選的，在預(yù)混釜內(nèi)設(shè)有與氮?dú)庠聪噙B的第二氮?dú)夥植计?。在預(yù)混釜就開始通氮?dú)?，有利于對交?lián)淀粉進(jìn)行保護(hù)，防止交聯(lián)淀粉被氧化。
[0020]優(yōu)選的，所述第二氮?dú)夥植计靼ㄎ挥趯?dǎo)流筒下方的環(huán)形管以及與環(huán)形管相通且延伸進(jìn)入導(dǎo)流筒內(nèi)的豎直管，在環(huán)形管以及豎直管的管壁上均設(shè)有出氣孔。環(huán)形管出來的氮?dú)馊菀淄鈬鷶U(kuò)散進(jìn)入外圍溢流區(qū)，豎直管出來的氮?dú)膺M(jìn)入中心攪拌區(qū)。這種設(shè)計(jì)使得預(yù)混釜的各個地方都能有充足的氮?dú)膺M(jìn)入，對交聯(lián)淀粉的保護(hù)效果更好。
[0021]優(yōu)選的，所述的交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，還設(shè)有用于供應(yīng)交聯(lián)淀粉的螺旋送料機(jī)，該螺旋送料機(jī)傾斜布置，出口與所述預(yù)混釜的交聯(lián)淀粉投加口相對。傾斜布置的螺旋送料機(jī)有利于將交聯(lián)淀粉擠壓粉碎，使交聯(lián)淀粉不容易聚團(tuán)。
[0022]優(yōu)選的，所述溶解釜內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。攪拌可以使交聯(lián)淀粉與水溶解混合更加均勻。更優(yōu)選的，所述攪拌裝置為攪拌槳。
[0023]優(yōu)選的，所述接枝共聚釜為依次串聯(lián)的三臺。串聯(lián)越多的接枝共聚釜越有利于接枝共聚反應(yīng)的充分完成，但太多的接枝共聚釜增加了投入。
[0024]本實(shí)用新型交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置通過將預(yù)混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機(jī)以及至少兩個接枝共聚釜進(jìn)行串聯(lián)，使得反應(yīng)可以連續(xù)地進(jìn)行，操作更加簡單，生產(chǎn)效率更高。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，一種交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，包括依次串聯(lián)的預(yù)混釜1、溶解釜2、螺桿擠出糊化機(jī)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(shè)有用于供應(yīng)交聯(lián)淀粉的螺旋送料機(jī)7。螺旋送料機(jī)7傾斜布置，出口與預(yù)混釜I連通。
[0027]預(yù)混釜I包括釜體8，釜體8內(nèi)通過導(dǎo)流筒10分隔為中心攪拌區(qū)11和外圍溢流區(qū)12，中心攪拌區(qū)11安裝有攪拌槳13，釜體8頂部設(shè)有與中心攪拌區(qū)11連通的交聯(lián)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(cè)壁設(shè)有與外圍溢流區(qū)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(shè)有用于將交聯(lián)淀粉與水的混合物加入到溶解釜2的驅(qū)動栗19。螺旋送料機(jī)7的出口與交聯(lián)淀粉投加口相對。導(dǎo)流筒10的底部收攏。在預(yù)混釜I內(nèi)還設(shè)有與氮?dú)庠聪噙B的氮?dú)夥植计?4。氮?dú)夥植计?4包括位于導(dǎo)流筒10下方的環(huán)形管以及與環(huán)形管相通且延伸進(jìn)入導(dǎo)流筒10內(nèi)的豎直管，在環(huán)形管以及豎直管的管壁上均設(shè)有出氣孔。環(huán)形管出來的氮?dú)馊菀淄鈬鷶U(kuò)散進(jìn)入外圍溢流區(qū)12，豎直管出來的氮?dú)膺M(jìn)入中心攪拌區(qū)11。
[0028]溶解釜2內(nèi)的底部設(shè)有與氮?dú)庠聪噙B的氮?dú)夥植计?7，溶解釜2上部設(shè)有溢流口，該溢流口通過管路18連通至螺桿擠出糊化機(jī)3的進(jìn)料口。溶解釜2內(nèi)設(shè)有攪拌槳16。
[0029]螺桿擠出糊化機(jī)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(shè)有引發(fā)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(nèi)設(shè)有攪拌槳。
[0030]交聯(lián)淀粉與水連續(xù)加入到預(yù)混釜I中，經(jīng)中心攪拌區(qū)11內(nèi)的攪拌槳13攪拌混合均勻，混合均勻后的交聯(lián)淀粉與水混合物被擠入外圍溢流區(qū)12，氮?dú)夥植计?4往預(yù)混釜I中通入氮?dú)鈱宦?lián)淀粉進(jìn)行保護(hù)，交聯(lián)淀粉與水混合物通過溢流作用從釜體8側(cè)壁上的與外圍溢流區(qū)12連通的出口進(jìn)入到管路15，驅(qū)動栗19驅(qū)動交聯(lián)淀粉與水的混合物進(jìn)入溶解釜2。交聯(lián)淀粉與水在溶解釜2中進(jìn)一步溶解混合均勻，同時氮?dú)夥植计?7往溶解釜2中通入氮?dú)猓獨(dú)饽軌虮Ｗo(hù)交聯(lián)淀粉不被氧化。
[0031]交聯(lián)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(jìn)入管路18，在溢流作用及重力作用下進(jìn)入螺桿擠出糊化機(jī)3。螺桿擠出糊化機(jī)3能夠擠壓交聯(lián)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(dá)到需要的糊化溫度。經(jīng)過螺桿擠出糊化機(jī)3后，交聯(lián)淀粉糊化成為糊化交聯(lián)淀粉。
[0032]糊化交聯(lián)淀粉被螺桿擠出糊化機(jī)3擠出進(jìn)入接枝共聚釜4。引發(fā)劑以及丙烯酰胺單體加入接枝共聚釜4，與糊化交聯(lián)淀粉混合發(fā)生接枝共聚反應(yīng)。接枝共聚反應(yīng)在接枝共聚釜
4、接枝共聚釜5和接枝共聚釜6中連續(xù)進(jìn)行。接枝共聚反應(yīng)完成后，從接枝共聚釜6的溢流口收集接枝粗產(chǎn)品，接枝粗產(chǎn)品經(jīng)后續(xù)的處理后，獲得交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉成品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種交聯(lián)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(lián)的預(yù)混釜、溶解釜、螺桿擠出糊化機(jī)以及至少兩個接枝共聚釜； 所述預(yù)混釜包括釜體，釜體內(nèi)通過導(dǎo)流筒分隔為中心攪拌區(qū)和外圍溢流區(qū)，中心攪拌區(qū)安裝有攪拌槳，釜體頂部設(shè)有與中心攪拌區(qū)連通的交聯(lián)淀粉投加口以及工藝水管，釜體側(cè)壁設(shè)有與外圍溢流區(qū)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(nèi)的底部設(shè)有與氮?dú)庠聪噙B的第一氮?dú)夥植计?，溶解釜上部設(shè)有溢流口，該溢流口通過第二管路連通至螺桿擠出糊化機(jī)的進(jìn)料口 ； 螺桿擠出糊化機(jī)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(shè)有引發(fā)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(quán)利要求1所述的交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流筒的底部收攏。3.如權(quán)利要求1所述的交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，在預(yù)混釜內(nèi)設(shè)有與氮?dú)庠聪噙B的第二氮?dú)夥植计鳌?.如權(quán)利要求3所述的交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，所述第二氮?dú)夥植计靼ㄎ挥趯?dǎo)流筒下方的環(huán)形管以及與環(huán)形管相通且延伸進(jìn)入導(dǎo)流筒內(nèi)的豎直管，在環(huán)形管以及豎直管的管壁上均設(shè)有出氣孔。5.如權(quán)利要求1所述的交聯(lián)型丙烯酰胺接枝淀粉的制備裝置，其特征在于，還設(shè)有用于供應(yīng)交聯(lián)淀粉的螺旋送料機(jī)，該螺旋送料機(jī)傾斜布置，出口與所述預(yù)混釜的交聯(lián)淀粉投加口相對。6.如權(quán)利要求1所述的交聯(lián)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(nèi)設(shè)有攪拌裝置。7.如權(quán)利要求1所述的交聯(lián)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(lián)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(fā)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(huán)境科技有限公司