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第7期 黄浪等：低温含油污水净水剂的研究 .681 纯；二甲胺水溶液，化学纯；催化剂，工业品 2.4CY-16红外表征 2.2CY-16合成路线 利用美国Thermo Nicolet公司的IRlO0傅里叶 CY16合成路线分两步 变换红外光谱仪测定CY16红外光谱，实验结果如 第一步：环氧氯丙烷的开环聚合， 图2所示， 在催化剂作用下，以多元脂肪醇为引发剂，环氧 120 氯丙烷开环聚合生成氯代聚醚的反应过程如下， 100 链引发： 80 xCH、CHCH2Cl+R(OH)x→ 0 20 白© R O-CH2CHOH )x 4000 2800 1600 400 波数cm-' CH2Cl 图2CY一16红外光谱 链增长： Fig.2 IR spectrogram of CY-16 白⊕ R(0CH2CHOH)x+(n-1)xC、CHCH2C1→ 从图2中可以看出：1022.54cm为C-N的 CH2Cl 0 伸缩振动频率，1116.47cm1为C-0-C的不对称 白⊕ R-E0-CH2CHO-1CH2CHOH 伸缩振动频率[8]，1349.05cm-1为次甲基CH的变 形振动频率，1462.26cm-1为亚甲基CHz的变形振 CH2Cl CH2Cl 动频率，2481.79cm-1为N一H十的伸缩振动频 当环氧氯丙烷耗尽时，链反应终止，生成氯代 率，2784.31cm-1为N一CH3基团中CH3的伸缩 聚醚 振动频率.主要吸收峰的位置、形状和强度与设计 第二步：氯代聚醚的季胺化， 的分子结构相吻合，证实合成反应是按预期路线完 二甲胺N原子上的未共享孤对电子具有较强 成的 的亲核能力，氯代聚醚C1原子具有较强的接受电子 2.5CY16质量指标 能力，所以两者容易发生季胺化反应生成季胺盐聚 CY-16主要质量指标为：外观上呈橙黄色透明 合物CY16: 液体，略有氨味，比重瓶法测得20℃时的密度为 R七O(CH2 CHOH].十nx(CH3)zNH→ 1.36×103kgcm-3,Brookfield黏度计测得25℃、 CH2Cl 转速6rmin时的黏度为2535mPas,pHS3B型 R七O(CH2CHOH]x 酸度计测得pH值为4.38，水溶性良好，无需甲苯或 ⊕ 二甲苯等有机溶剂稀释使用，这样不仅可以降低水 CH2EN H-CH3)CI 处理药剂成本，而且还可以避免有机溶剂造成的二 CH3 次污染 2.3CY-16合成方法 2.6CY-16成本评估 在装有电动搅拌、滴液管、温度计和蛇形冷凝管 CY-16制备工艺简单，合成所需的原料立足于 的四口瓶中，加入10.36g多元脂肪醇和0.052g催 国内化工市场，货源充足，根据目前国内化工原料 化剂，控制温度在40~60℃范围内，边搅拌边滴加 市场情况，多元脂肪醇的价格约为6200元t,环 42.03g环氧氯丙烷.滴加完毕后，升温至80一 氧氯丙烷约为14500元t-1,40%二甲胺水溶液约 90℃，继续搅拌直至物料均匀透明，即得氯代聚醚. 为4800元t,催化剂约为18000元t.合成1t 称取37.25g氯代聚醚和36.81g二甲胺水溶 CY-16需多元脂肪醇0.12t,环氧氯丙烷0.47t, 液加到高压反应釜中，封好反应釜，用氮气置换三 40%二甲胺水溶液0.62t,催化剂0.0024t,所以生 次，以清除釜内残留空气；然后开启搅拌器并逐渐升 产1tCY-16的原料成本约为10578元. 温，釜内温度控制在60~80℃范围内，压力0.4 MPa,搅拌反应5h后逐渐升温至100~120℃，继续 3CY-16净水评价实验 搅拌反应4h;停止反应，釜内温度降至40℃时出 3.1实验仪器 料，即得阳离子净水剂CY-16. 仪器：721紫外可见光分光光度计，上海第三分纯；二甲胺水溶液化学纯；催化剂工业品． 2∙2 CY－16合成路线 CY－16合成路线分两步． 第一步：环氧氯丙烷的开环聚合． 在催化剂作用下以多元脂肪醇为引发剂环氧 氯丙烷开环聚合生成氯代聚醚的反应过程如下． 链引发： xCH2 O CHCH2Cl＋R（OH）x R●O CH2CHO ⦵ H ♁ ）x CH2Cl 链增长： R●O CH2CHO ⦵ H ♁ ） x CH2Cl ＋（ n －1） xCH2 O CHCH2Cl R●O●CH2CHO ●n－1CH2CHO ⦵ H ♁ ］ x CH2Cl CH2Cl 当环氧氯丙烷耗尽时链反应终止生成氯代 聚醚． 第二步：氯代聚醚的季胺化． 二甲胺 N 原子上的未共享孤对电子具有较强 的亲核能力氯代聚醚 Cl 原子具有较强的接受电子 能力所以两者容易发生季胺化反应生成季胺盐聚 合物 CY－16： R●O●CH2CHO●H］ x ＋nx（CH3）2NH CH2Cl R●O●CH2CHO●H］ x CH2●N ♁ H CH3 CH3）Cl － 2∙3 CY－16合成方法 在装有电动搅拌、滴液管、温度计和蛇形冷凝管 的四口瓶中加入10∙36g 多元脂肪醇和0∙052g 催 化剂控制温度在40～60℃范围内边搅拌边滴加 42∙03g 环氧氯丙烷．滴加完毕后升温至80～ 90℃继续搅拌直至物料均匀透明即得氯代聚醚． 称取37∙25g 氯代聚醚和36∙81g 二甲胺水溶 液加到高压反应釜中封好反应釜用氮气置换三 次以清除釜内残留空气；然后开启搅拌器并逐渐升 温釜内温度控制在60～80℃范围内压力0∙4 MPa搅拌反应5h 后逐渐升温至100～120℃继续 搅拌反应4h；停止反应釜内温度降至40℃时出 料即得阳离子净水剂 CY－16． 2∙4 CY－16红外表征 利用美国 Thermo Nicolet 公司的 IR100傅里叶 变换红外光谱仪测定 CY－16红外光谱实验结果如 图2所示． 图2 CY－16红外光谱 Fig．2 IR spectrogram of CY－16 从图2中可以看出：1022∙54cm －1为 C－N 的 伸缩振动频率1116∙47cm －1为 C－O－C 的不对称 伸缩振动频率［8］1349∙05cm －1为次甲基 CH 的变 形振动频率1462∙26cm －1为亚甲基 CH2 的变形振 动频率2481∙79cm －1为 N－H ＋ 的伸缩振动频 率［9］2784∙31cm －1为 N－CH3 基团中 CH3 的伸缩 振动频率．主要吸收峰的位置、形状和强度与设计 的分子结构相吻合证实合成反应是按预期路线完 成的． 2∙5 CY－16质量指标 CY－16主要质量指标为：外观上呈橙黄色透明 液体略有氨味比重瓶法测得20℃时的密度为 1∙36×103 kg·cm －3Brookfield 黏度计测得25℃、 转速6r·min －1时的黏度为2535mPa·spHS－3B 型 酸度计测得 pH 值为4∙38水溶性良好无需甲苯或 二甲苯等有机溶剂稀释使用这样不仅可以降低水 处理药剂成本而且还可以避免有机溶剂造成的二 次污染． 2∙6 CY－16成本评估 CY－16制备工艺简单合成所需的原料立足于 国内化工市场货源充足．根据目前国内化工原料 市场情况多元脂肪醇的价格约为6200元·t －1环 氧氯丙烷约为14500元·t －140％二甲胺水溶液约 为4800元·t －1催化剂约为18000元·t －1．合成1t CY－16需多元脂肪醇0∙12t环氧氯丙烷0∙47t 40％二甲胺水溶液0∙62t催化剂0∙0024t所以生 产1t CY－16的原料成本约为10578元． 3 CY－16净水评价实验 3∙1 实验仪器 仪器：721紫外可见光分光光度计上海第三分 第7期 黄 浪等： 低温含油污水净水剂的研究 ·681·