專利名稱：：聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水溶性無機(jī)高分子與有機(jī)陽離子高分子聚合物的復(fù)合物制備技術(shù)，特別是一種聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
：聚合氯化鋁(PolyAluminumChloride,PAC)是一種應(yīng)用廣泛的無機(jī)高分子水處理劑，其結(jié)構(gòu)示性式如下Aln(OH)mCl(3n.m)(式l)其中，0<m<3n。作為水處理劑，聚合氯化鋁的優(yōu)點(diǎn)在于比傳統(tǒng)的低分子鋁鹽，如硫酸鋁、氯化鋁等，相對分子質(zhì)量大，更有效的架橋吸附能力，而且比有機(jī)高分子混凝劑的價格低。但是，因受其分子結(jié)構(gòu)和聚合度的限制，在電中和、凝聚架橋和絮凝作用方面，仍處在傳統(tǒng)鋁鹽與有機(jī)高分子之間，且其穩(wěn)定性易受環(huán)境影響。因此，在實際應(yīng)用中，存在著投加藥劑量大，產(chǎn)生的沉淀污泥松散、顆粒細(xì)、體積大等缺點(diǎn)。聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)是一種水溶性陽離子聚合物，其正電荷密度高，水溶性好，相對分子質(zhì)量易于控制，高效無毒。因此，被廣泛應(yīng)用于石油、造紙、采礦、紡織、印染、日用化工多個領(lǐng)域。其分子結(jié)構(gòu)式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>式中，n>2。作為水處理藥劑，聚二甲基二烯丙基氯化銨的優(yōu)點(diǎn)在于它較無機(jī)高分子混凝劑，如聚合氯化鋁，相對分子質(zhì)量高而且可調(diào)，產(chǎn)物穩(wěn)定性好，受環(huán)境條件影響小，對水<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>六元環(huán)結(jié)構(gòu)(式2)五元環(huán)結(jié)構(gòu)中膠體物質(zhì)的吸附架橋能力強(qiáng)，絮凝效果好。但是，單獨(dú)用作水處理劑時，存在藥劑價格高導(dǎo)致的水處理成本高和最佳投藥量范圍窄的不足。因此，通過無機(jī)和有機(jī)高分子的水處理劑的復(fù)合使用來強(qiáng)化水處理效果，拓寬藥劑的使用范圍，降低使用成本，提高處理后水質(zhì)的研究工作早就引起了國內(nèi)外研究者重視。通常他們采用市售商品的無機(jī)混凝劑與含二甲基二烯丙基氯化銨單元的聚合物在使用前配成一定比例的混合物后加入到待處理水中，或處理時按一定比例同時加入到待處理的水中使用。例如文獻(xiàn)1(DenisE.Hassick,JesephP.Miknerich,FlocculationofSuspendedSolidFromAqueousSolutions.US4,800，039,1989-1-24)，用水合氯化鋁(AluminumChlorohydrate,ACH)與水溶性二烷基二烯丙基銨鹽聚合物(Dialkyldiallylammoniumpolymers)制備復(fù)合物，用于處理低濁度原水，并指出水合氯化鋁ACH與聚合物聚二甲基二烯丙基氯化銨(Poly-dimethyldiallylammoniumchloride,Poly-DMDAAC)的重量比以其所含活性組份計為5:i，較好的為io:l-ioo:i時對低濁度水處理效果優(yōu)于單獨(dú)使用ACH或Poly-DMDAAC的效果。其中，所用ACH的二種產(chǎn)品分別購自Reheis和Cortlic公司，活性份為50%的聚合物購自Calgon公司，按形態(tài)分為干粉和液體，其活性份分別為100%(干粉)，20%或30%(液體)，相對分子質(zhì)量分別為20萬(干粉)，0.4~3萬(液體，低相對分子質(zhì)量)，5CM50萬(中相對分子質(zhì)量)和100~200萬(高相對分子質(zhì)量)。各種比例的復(fù)合物用于處理低濁度原水，均得到比單獨(dú)使用ACH好的脫濁效果。文獻(xiàn)2(MassakiHosina，HedeoTsugana，Minoru,Okada,etal.Treatmentofalgae-containingwaterwithpolyaluminumchlorideandpoly-dimethyldiallylammoniumchloride.JP06,182,356A，1994-6-25)，采用硫酸根離子SO:—含量為1%~5%，堿度為35%65%的聚合氯化鋁(PolyAluminumChloride,PAC)和特征黏度為1.3dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨的混合物對含藻水進(jìn)行處理。結(jié)果表明兩種藥劑同時加入被處理水中的方法得到的處理效果比任一種藥劑單獨(dú)加或者任一藥劑先加再加第二種藥劑方法得到的處理效果要好。這種處理含藻水的脫濁處理方法降低了無機(jī)藥劑PAC的用量，產(chǎn)生較少的淤泥，但對不含藻水無明顯效果。文獻(xiàn)3(RichardAlanHasse.Charificationofwaterandwastewater.US6,120,690,鹽或鋁鹽聚合物與高相對分子質(zhì)量的季化聚合物在水中或廢水中混合形成凝聚懸浮物，產(chǎn)生固液分離來凈化水，達(dá)到脫濁、脫色和除藻效果。其中鋁鹽包括硫酸鋁(AS)和氯化鋁(AC)，鋁鹽聚合物為聚合堿式氯化鋁(PAHC)、聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸硅鋁(PASS),鋁鹽含量以有效份計。聚季鹽化物為具有高低兩種相對分子質(zhì)量的季銨鹽聚合物二烯丙基二甲基氯化銨(quaternizedpolymerssuchasdiallyldimethylammoniumchlorideDMDAAC)。其中高相對分子質(zhì)量范圍為100萬~300萬(產(chǎn)品20%含量時的黏度為1000cps)，低相對分子質(zhì)量范圍為5萬100萬。這種混合物的使用方法為在將其加入水或廢水中前按比例混合后加入或直接在水或廢水中按比例混合，來除去水和廢水中的懸浮物顆粒。該混合物適用于堿度小于30mg/L或者濁度大于150NTU的原水，與傳統(tǒng)的低分子鋁鹽或者鋁鹽聚合物單獨(dú)使用時，或者鋁鹽及鋁鹽聚合物與低相對分子量的季銨鹽聚合物二甲基二烯丙基氯化銨混合物的使用時的情況相比可以達(dá)到減少鋁鹽用量和提高脫濁和脫色效果的目的。國內(nèi)的研究者也進(jìn)行了相似的工作，用無機(jī)鹽/有機(jī)高分子聚合物的復(fù)合物處理各種原水和廢污水。例如，文獻(xiàn)4(胡勇有，謝磊.聚合氯化鋁與二甲基二烯丙基氯化銨聚合物復(fù)合混凝劑及其制造方法與應(yīng)用.CN1,205,133C，2005-6-8)采用先將聚合氯化鋁固體PAC溶解形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~20%溶液或直接采用該質(zhì)量分?jǐn)?shù)PAC溶液，在攪拌及加熱條件下在PAC溶液中加入二甲基二烯丙基氯化物與丙烯酰胺的共聚物溶液。所述共聚物溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~40%。所述攪拌轉(zhuǎn)速為100~1000r/m，所述加熱的條件為控制溫度在3010(TC。熟化反應(yīng)直至獲得穩(wěn)定的均相溶液。其中，PAC固體中A1203質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%30%，鹽基度為45%~85%;或者PAC溶液A1203質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~20%。鹽基度45%~85%。該復(fù)合混凝劑直接應(yīng)用工業(yè)廢水及生活污水的混凝處理。使脫濁率或COD去除率比單用PAC有明顯的提高。文獻(xiàn)5(高寶玉，王燕，岳欽艷.聚合鋁二甲基二烯丙基氯化銨均聚物無機(jī)有機(jī)復(fù)合絮凝劑及其制備工藝，CN1，594,128A,2005-3-16)采用以A1203'6H20(水合氯化鋁ACH)為原料，按質(zhì)量比68~73:100溶于蒸餾水中，加NaC03調(diào)節(jié)堿化度30%~55%，常溫下反應(yīng)并加蒸餾水?dāng)嚢璧脽o色透明的液體。然后在40'C6(TC蒸發(fā)至結(jié)晶析出，得鋁含量以八1203質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為10%~11%的聚合鋁(PAC)。另以二甲基二烯丙基氯化銨為原料，加蒸餾水稀釋至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%~57%，通N22040分鐘，加入2。/。4。/。質(zhì)量分?jǐn)?shù)的引發(fā)劑過硫酸鉀或過硫酸銨，40'C5(rC恒溫聚合4~6小時得二甲基二烯丙基氯化銨(原文如此)。為特征濃度1.01.1mL，g"，固含量39%~41%的PDMDAAC。以質(zhì)量比為19:19:1將上述聚合鋁和二甲基二烯丙基氯化銨，在3(TC5(TC反應(yīng)50~70分鐘，獲得聚合鋁二甲基二烯丙基氯化銨均聚物無機(jī)有機(jī)復(fù)合絮凝齊IJ。其含有A1203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.2%11.6%，含有固含量為39%~41%的聚二甲基二烯丙基氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%11.0%，復(fù)合絮凝劑相對密度(2(TC)1.1-1.2，堿化度30%~55%，pH為3.1-3.5。該復(fù)合絮凝劑應(yīng)用黃河高濁水、水庫水、印染廢水、含油廢水進(jìn)行脫濁、脫色和脫除CODcr得到比單獨(dú)使用聚合鋁或PDMDAAC更好的效果。文獻(xiàn)6(王桂榮，張杰.聚二甲基二烯丙基氯化銨在給水除藻中的作用，工業(yè)用水與廢水，2005,36(5):27~29),文獻(xiàn)7(王桂榮，張杰.強(qiáng)化混凝處理低溫低濁水的研究.工業(yè)用水與廢水，2004，35(5):20~22)和文獻(xiàn)8(姚萱.HCA-1陽離子凈水劑處理巢湖高藻水，水處理技術(shù)，2002，28(2):120~121)，采用二甲基二烯丙基氯化銨的聚合物(簡稱HCA，固含量40%，相對分子質(zhì)量10萬左右，陽離子度大于90%，殘余單體3.9%)與聚合氯化鋁同時混合投加或者先加聚合氯化鋁再加HCA的方式處理含藻水和低溫低濁水，得到同時混合投加和先加聚合鋁再加HCA的脫濁除藻效果均優(yōu)于單獨(dú)加聚合鋁或者HCA時的效果的結(jié)果。由上述可知無論是早期還是近期的研究工作，均注意到采用無機(jī)鹽與有機(jī)高分子聚合物混合使用來強(qiáng)化對原水和廢水的處理效果，提高藥劑對原水或廢水脫濁、脫色、除藻能力和CODo去除能力，在原水處理中還特別注意到可以降低無機(jī)鹽特別是鋁鹽的使用量，提高水質(zhì)，增加除藻能力以減少氯氣加入量，用以減少有害物的生成量。然而，至今為止的各種無機(jī)鋁鹽混凝劑與有機(jī)高分子聚合物的混合或復(fù)合混凝劑制備和使用存在以下主要缺點(diǎn)(1)主要原料無機(jī)鋁鹽的活性成分的組成結(jié)構(gòu)不明確，如文獻(xiàn)1、文獻(xiàn)3、文獻(xiàn)6~8;或者主要原料中其他重要組份如各種金屬鹽特別是重金屬鹽有害雜質(zhì)的組成和含量不明確，如文獻(xiàn)18。(2)主要原料有機(jī)陽離子高分子的聚合物結(jié)構(gòu)不明確，如文獻(xiàn)3、文獻(xiàn)6~8，或者結(jié)構(gòu)中含有其他非二甲基二烯丙基氯化銨結(jié)構(gòu)單元，特別是丙烯酰胺單元，作混凝劑使用，不利于飲水安全，如文獻(xiàn)4、文獻(xiàn)68。有機(jī)陽離子高分子聚合物的性能參數(shù)相對分子質(zhì)量不明確，如文獻(xiàn)4、文獻(xiàn)6~8或者相對分子質(zhì)量(或特征黏度)等受商品規(guī)格限制，所包括的含量和規(guī)格有限，相對分子質(zhì)量分布寬，最高具體值不明確，如文獻(xiàn)l、文獻(xiàn)3，或者相對分子質(zhì)量值(特征黏度值)確定但較低，如文獻(xiàn)2、文獻(xiàn)5、文獻(xiàn)6~8。因而限制了其與無機(jī)鹽的混合或復(fù)合物作混凝劑使用時的適用廣泛性和處理有效性。(3)無機(jī)鹽有機(jī)陽離子高分子復(fù)合混凝劑，在使用前后才進(jìn)行混合投加，包括混合后立即投加，同時投加和分先后投入等，沒有明確提出先制成穩(wěn)定的復(fù)合混凝劑再使用，如文獻(xiàn)2、文獻(xiàn)3、文獻(xiàn)68;或者是指出制備復(fù)合混凝劑，但所用的制備方法不明確，如文獻(xiàn)l，或者復(fù)合物制備方法較為繁瑣，如文獻(xiàn)4、文獻(xiàn)5。(4)對所處理的對象水體有一定的限制，如文獻(xiàn)1的方法，適用于低濁度原水的處理，文獻(xiàn)2的方法僅適用于含藻水的處理，文獻(xiàn)3方法適用于堿度小于30mg/L，或者濁度大于150NTU的原水，文獻(xiàn)4的方法限用于廢污水的處理。由此可見，上述種種缺點(diǎn)造成了現(xiàn)有的各種無機(jī)鋁鹽與有機(jī)陽離子高分子聚合物的混合物或復(fù)合混凝劑尚不能成為一類組成結(jié)構(gòu)明確、生產(chǎn)工藝簡潔、產(chǎn)物存貯性質(zhì)穩(wěn)定、使用方便、應(yīng)用性能優(yōu)越、適用性廣、安全可靠的可用于各種原水，特別是受微污染、高溫高濁或低溫低濁原水處理和污泥，淤泥脫水過程的復(fù)合混凝劑。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以及由組成結(jié)構(gòu)明確，雜質(zhì)含量受控的聚合氯化鋁與相對分子質(zhì)量高或相對分子質(zhì)量系列可調(diào)的、高固含量的聚二甲基二烯丙基氯化銨在常溫下直接復(fù)合，來制備性質(zhì)穩(wěn)定、使用方便的系列化復(fù)合混凝劑的方法。該制備方法工藝簡潔、實用性強(qiáng)、系列化產(chǎn)物成分明確、性能優(yōu)越、適用性廣，用于處理多種原水可有效降低無機(jī)鋁鹽的投加量和氯氣使用量，提高制水廠沉淀池生產(chǎn)能力，使制后水水質(zhì)更加安全可靠。也可用于多種廢、污水處理以及污、淤泥的脫水過程。本發(fā)明的另一個目的還在于提供通過上述方法制備的復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑，由以下步驟制備而成，即(1)將聚合氯化鋁PAC干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鋁鹽PAC含量以A1203計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%20.5%的PAC溶液；(2)在常溫下攪拌該P(yáng)AC溶液，加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為40%75%并具有特征黏度值為0.5~4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PAC的含量以八1203計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0:1~2.0:1;(3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。一種聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，包括以下步驟(1)將聚合氯化鋁PAC干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鋁鹽PAC含量以A1203計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%~20.5%的PAC溶液；(2)在常溫下攪拌該P(yáng)AC溶液，加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為40%~75%并具有特征黏度值為0.5~4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PAC量以八1203計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0:1~2.0:1;(3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。一種對上述的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法，是將聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水和廢水、污水的混凝處理以及污、淤泥脫水處理過程。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)選用成分結(jié)構(gòu)、含量范圍明確，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)(水處理劑聚合氯化鋁PAC，GB15892-2003)的聚合氯化鋁為原料，保證了制得復(fù)合混凝劑產(chǎn)物性能及其穩(wěn)定性，且工業(yè)生產(chǎn)上原料極易得。(2)對于飲用水制備用的聚合氯化鋁規(guī)定了無機(jī)鹽PAC和有機(jī)高分子PDMDAAC中其他有害物質(zhì)的最高含量，保證處理后水質(zhì)的安全可靠性。(3)應(yīng)用高相對分子質(zhì)量(特征黏度值達(dá)4.5dL/g以上，10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液黏度大于lXl()Scps或mPa，s)或者相對分子質(zhì)量系列化(特征黏度從0.5~4.7dL/g)的聚二甲基二烯丙基氯化銨與聚合氯化鋁復(fù)合，形成特征黏度系列化，無機(jī)鹽-有機(jī)陽離子高分子具有不同質(zhì)量比的系列化復(fù)合混凝劑。該復(fù)合混凝劑在水處理過程中，各種功能可調(diào)，適用性強(qiáng)，可代替聚合氯化鋁起到降低藥劑使用成本，強(qiáng)化混凝效果，明顯提高出水水質(zhì)等多重功能。(4)應(yīng)用不含其他結(jié)構(gòu)成分的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)，由于其線狀分子鏈上含100%季銨鹽結(jié)構(gòu)，水溶性極好，常溫下(一545t:)，無需加熱，其高固含量膠體產(chǎn)物或干粉產(chǎn)物即可與無機(jī)鹽聚合氯化鋁溶液均勻混合，得到體系均勻、性能穩(wěn)定的復(fù)合混凝劑。(5)復(fù)合混凝劑以單一藥劑形式，直接按投加量要求(或稀釋后)用于各種原水和廢污水處理以及污泥、淤泥脫水過程，使用方法極為方便簡潔。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。四附圖是本發(fā)明聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法的流程圖。五具體實施方式結(jié)合附圖，本發(fā)明聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑，由以下方法制備而成，即(1)將聚合氯化鋁PAC干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鋁鹽PAC含量以AI203計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%~20.5%的PAC溶液；(2)在常溫下攪拌該P(yáng)AC溶液，加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為40%~75%并具有特征黏度值范圍為0.5~4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中A1203與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0:1~2.0:1;(3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。上述方法中，①聚合氯化鋁PAC的結(jié)構(gòu)如式1所示，其溶液的鹽基度為40%~90%，相對質(zhì)量密度大于等于1.15(2(TC)，水不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于0.5%，1%水溶液pH值為3.5~5.0。②常溫攪拌溫度為一545'C。③聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)的結(jié)構(gòu)如式2所示，為五六環(huán)和六元環(huán)兩種結(jié)構(gòu)單元的混合結(jié)構(gòu)。④所用PDMDAAC相對分子質(zhì)量以特征黏度計為0.5~4.7dL/g(10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，黏度〉10Scps或者mPa's)。本發(fā)明聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法的原理要點(diǎn)為①應(yīng)用成分結(jié)構(gòu)和含量明確的聚合氯化鋁PAC無機(jī)鹽混凝劑為原料，與結(jié)構(gòu)、含量明確，相對分子質(zhì)量高且系列化可調(diào)(以特征黏度[ri]值計)的聚二甲基二烯丙基氯化銨有機(jī)陽離子高分子聚合物形成復(fù)合物，來制備組成確定，性質(zhì)穩(wěn)定的聚合鋁PAC-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列化復(fù)合混凝劑。②通過對復(fù)合混凝劑用于制備飲用水時，原料中各種重金屬鹽量的限制，保證處理后水的水質(zhì)安全可靠性。③通過應(yīng)用自制的高相對分子質(zhì)量(特征黏度[i!]》4.5dL/g，其10%溶液黏度>105叩3或者mPa's)或相對分子質(zhì)量系列化([n]=0.5~4.5dL/g)有機(jī)陽離子高分子聚合物使之形成系列化無機(jī)鹽有機(jī)陽離子聚合物不同質(zhì)量比的復(fù)合混凝劑。該復(fù)合混凝劑在水處理過程中對水中懸浮顆粒、膠體的電中和，吸附架橋，網(wǎng)捕巻掃的功能強(qiáng)，并且可調(diào)，可適用各種水質(zhì)的原水或廢水處理，可明顯提高對原水的脫濁、除藻和廢水的脫色和去除CODo的功能，可達(dá)到在原水處理過程中縮短沉降時間，提高產(chǎn)水能力，減少無機(jī)鋁鹽用量和氯氣用量，提高出水水質(zhì)等多重功效。④通過應(yīng)用自制的不含其它結(jié)構(gòu)成分的二甲基二烯丙基氯化銨均聚物PDMDAAC作為有機(jī)陽離子高分子成分，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水溶性極好，在常溫范圍(包括高低溫度)內(nèi)極易與無機(jī)鹽聚合氯化鋁PAC均勻混合，并可提高聚合氯化鋁中有效成分的含量及其穩(wěn)定性，形成穩(wěn)定復(fù)合物，簡化生產(chǎn)工藝，便于使用。本發(fā)明的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用是將聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水和廢水、污水的混凝處理以及污、淤泥脫水處理過程。。當(dāng)聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑用于飲用水制備時，PAC溶液中，所含其他物質(zhì)或重金屬鹽相對于A1203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為.-氨態(tài)氮N《0.01%，砷As《0.0002%，鉛Pb《0.001%，鎘Cd《0.0002%，滎Hg《0.00001%，六價鉻Cr6+《0.0005%;，PDMDAAC中除氯化鈉以外各種金屬鹽總量占聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)《0.0005%。下面以實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。實施例1:結(jié)合附圖，本發(fā)明的聚合氯化鋁(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法為第一步，在混合反應(yīng)釜內(nèi)置入質(zhì)量指標(biāo)符合國際(GB15892-2003)要求的聚合氯化鋁(PAC)，其結(jié)構(gòu)示性式為Aln(OH)mCl(3n.m)，其中0<m<2n。加水調(diào)配使其成為PAC含量以八1203質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為10.5%~11.0%的溶液；第二步，525'C常溫下攪拌PAC溶液，并向該溶液中加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為(65±5)%，具有特征黏度值范圍為0.5~4.7dL/g(30.0i0.rC，lmol/LNaCl溶液中測定)的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)膠體溶液，使溶液中PAC含量以A1203計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0:1~2.0:1;第三步，525。C常溫下，攪拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC膠體的溶液完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列復(fù)合混凝劑溶液。復(fù)合混凝劑中PAC含量的Al2Cb計為(10.3±0.2)%。復(fù)合混凝劑在自然溫度長時間放置后不產(chǎn)生沉淀，不降低其原有作用功能。第四步，復(fù)合混凝劑在使用時可直接按需要劑量投加，或與水以任何比例稀釋后投加。復(fù)合混凝劑對原水進(jìn)行混凝處理的效果見表13。其中，混凝動力學(xué)條件按水廠實際條件進(jìn)行，混凝后沉淀30min取樣測上清余濁。表1系列復(fù)合混凝劑對某冬季太湖原水混凝脫濁處理效果(沉淀30min，余濁/NTU,水溫67。C)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>4.001.440.800.810.710.490.440.360.420.380.27注沉淀池出水要求小于等于2NTU。表1中數(shù)據(jù)可見，達(dá)到沉淀池出水要求2NTU時復(fù)合混凝劑最多可省l.Omg鋁鹽PAC/L水，在投加鋁鹽PAC量為2.5mg/L時，余濁可從使用PAC的6.66NTU(不達(dá)標(biāo))，下降到使用復(fù)合混凝劑的1.48NTU(達(dá)標(biāo))，使用復(fù)合混凝劑在投加鋁鹽PAC量為3.50mg/L時，余濁從使用PAC的1.75NTU(達(dá)標(biāo))下降到使用復(fù)合混凝劑的0.55NTU(遠(yuǎn)優(yōu)于達(dá)標(biāo)值)。表2系列復(fù)合混凝劑對某冬季太湖原水混凝處理效果(沉淀30min，藻去除率/%，水溫67。C)實施例1投加量"1203計)/(mg丄-')PACPAC-PDMDAAC([r)]，m(Al203):m(PDMDAAC))il=1.53dL/gT1=2.47dL/g".53dL/g20:110:15:120:110:15:120:110:15:1預(yù)加氯水0(藻2.04xl08個/L),00000000002.2572.381.288.090.884.589.091.685.689.592.22.5080,185.8590.692.687.89.093.588.491.693.93.0085.888.9492.594.3卯.692.895.591.093.695.93.5087.291.393.595.692.594.496.593.395.296.84.0087.892.595.096.593.095.597.695.296.498.6由表2中數(shù)據(jù)可見，余濁達(dá)標(biāo)時對太湖水除藻率可從使用PAC的87.2%上升到使用復(fù)合混凝劑的96.8%。迸一步增加復(fù)合混凝劑的用量，除藻率還可明顯增加。表3系列復(fù)合混凝劑對某秋季長江水混凝脫濁處理效果(沉淀10min或30min，余濁/NTU，水溫1618。C)實施例1投加量(Al2。3計)/(mg丄-')pacpac-pdmdaac([ti]，m(Al203):m(pdmdaac))il=L53dL/gil=2.46dL/g20:110:15:i20:1io:i5:i075.175.175.175.175.175.175.11.0011.438.657.377.268.457.797.091.259.416.434.994.826.194.905.321.506.874.164.153.464.193.743.392.004.419.442.932.853.692.732.832.503.052.381.921.661.971.791.683.002.261,401,391.291.451.321.204.001.330.990.970.951,030.900.925.000.930.590.790.820.600.690.76注沉淀池出水需求68NTU。由表3可見，當(dāng)余濁達(dá)標(biāo)時(<8NTU)對秋季長江水而言，復(fù)合混凝劑比PAC可節(jié)省鋁鹽投加量在15%35%。當(dāng)鋁鹽PAC投加量為1.50mg/L時，復(fù)合混凝劑處理后余濁為PAC的1/2左右。實施例2:結(jié)合附圖，本發(fā)明的聚合氯化銨(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法為第一步，在混合反應(yīng)釜內(nèi)置入質(zhì)量指標(biāo)符合國標(biāo)(GB15892-2003)要求的聚合氯化鋁(PAC)，其結(jié)構(gòu)示性式為Aln(OH)mCl(3n.m)，其中0<m<2n。加水調(diào)配使其成為PAC含量以八1203質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為(19.5±1)%的溶液。第二步，一515'C常溫下攪拌PAC溶液，并向該溶液中加入固含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為(45±5)%，具有特征黏度值范圍為0.54.7dL/g(30.0士0.1。C，lmol/LNaCl溶液中測定)的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)膠體溶液，使溶液中PAC含量以八1203計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0:12.0:1;第三步，一515'C常溫下，攪拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC膠體的溶液完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列復(fù)合混凝劑溶液。復(fù)合混凝劑中PAC含量的Al203計為(19.0±1)%。復(fù)合混凝劑在自然溫度下長時間放置不產(chǎn)生沉淀，不降低其原有作用功能。第四步，復(fù)合混凝劑在使用時可直接按需要劑量投加，或可與水的任何比例稀釋后投加。復(fù)合混凝劑對原水進(jìn)行混凝處理的效果見表45。其中，混凝動力學(xué)條件按水廠實際條件進(jìn)行，混凝后沉淀30min取樣測上清余濁。表4系列復(fù)合混凝劑對某冬季太湖水混凝脫濁處理效果(沉淀30min，余濁/NTU，水溫67。C)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>注沉淀池出水要求《2NUT。由表4中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)出水達(dá)到余濁要求時，復(fù)合混凝劑可比PAC節(jié)省大于0.75mg/L的鋁鹽PAC量或者當(dāng)達(dá)到3.5mg/L鋁鹽量PAC投加量時，投加PAC的余濁為2.10NTU，復(fù)合混凝劑已達(dá)0.64NTU。表5系列復(fù)合混凝劑對某冬季太湖原水混凝除藻處理效果(沉淀30min，藻去除率/%，水溫67。C)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表5中數(shù)據(jù)可見，當(dāng)出水余濁達(dá)標(biāo)時，對太湖水除藻率可從PAC的89.2%增加到復(fù)合混凝劑的98.1%，進(jìn)一步增加復(fù)合混凝劑的用量，除藻率可進(jìn)一步增加。實施例3:結(jié)合附圖，本發(fā)明的聚合氯化鋁(PAC)聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法為-第一步，在混合反應(yīng)釜內(nèi)置入質(zhì)量指標(biāo)符合國家(GB15892-2003)要求的聚合氯化鋁(PAC)其結(jié)構(gòu)示性式為Aln(OH)mCl(3n-m)，其中0<m<2n。加水調(diào)配使其成為PAC分別以A1203質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為(15.5±0.5)%的溶液。第二步，1535'C常溫下攪拌PAC溶液，并向溶液中加入固含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為(65±5)%,具有特征黏度值范圍為0.54.7dL/g(30.0士0.rC，lmol/LNaCI溶液中測定)的聚二甲基二烯丙基氯化銨膠體溶液，使溶液中PAC含量以Al203計與PDMDAAC質(zhì)量比為20.0:i2,o:i;第三步，1535。C常溫下攪拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁(PAC)的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列復(fù)合混凝劑溶液，復(fù)合混凝劑中PAC含量以Al203計為(15.0±0.5)%。復(fù)合混凝劑在自然溫度下長時間放置后不產(chǎn)生沉淀，不降低其原有作用功能。第四步，復(fù)合混凝劑在使用時可直接按需要劑量投加，或與水以任何比例稀釋后投加。復(fù)合混凝劑對原水進(jìn)行混凝處理的效果見表67。其中，混凝動力學(xué)條件按水廠實際條件進(jìn)行，混凝后沉淀30min取樣測上清余濁。表6系列復(fù)合混凝劑對某秋季長江水混凝脫濁處理效果(沉淀10min或30min，余濁/NTU，水溫1618。C)實施例投加量(Al2。3計)/(mg.i;1)PACPAC-P面DAAC([n]，m(Al203):m(PDMDAAC))<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>注沉淀池出水需求68NTU。由表6中數(shù)據(jù)可見，當(dāng)余濁達(dá)標(biāo)時(<8NTU)，對秋季長江水而言，復(fù)合混凝劑比PAC可節(jié)省鋁鹽PAC投加量30%左右，當(dāng)鋁鹽PAC增加量為1.5mg/L時，復(fù)合混凝劑處理后余濁為PAC處理后的1/2。表7系列復(fù)合混凝劑對春季寧波北渡河水混凝脫濁處理效果(沉淀30min，余濁/NTU,水溫10。C)實施例投加量(Al2。3計)/(mg.L-1)PACPAC-PDMDAAC(["]，m(Al203):m(PDMDAAC))<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>注沉淀池出水需求1.72.3NTU。由表7中數(shù)據(jù)可見，當(dāng)余濁達(dá)標(biāo)時(<2.3NTU)，對北渡河水而言復(fù)合混凝劑比PAC可節(jié)省鋁鹽PAC投加量40%左右，當(dāng)鋁鹽PAC增加量為8mg/L時，復(fù)合混凝劑處理后余濁可達(dá)PAC處理后的1/2以下。權(quán)利要求1、一種聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑，其特征在于由以下步驟制備而成，即(1)將聚合氯化鋁PAC干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鋁鹽PAC含量以Al2O3計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5％～20.5％的PAC溶液；(2)在常溫下攪拌該P(yáng)AC溶液，加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為40％～75％并具有特征黏度值為0.5～4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PAC的含量以Al2O3計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1；(3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。2、一種聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，包括以下步驟(1)將聚合氯化鋁PAC干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鋁鹽PAC含量以A1203計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%20.5%的PAC溶液；(2)在常溫下攪拌該P(yáng)AC溶液，加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為40%75%并具有特征黏度值為0.54.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PAC量以八1203計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0:12.01;(3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，其特征在于聚合氯化鋁PAC溶液的鹽基度為40%90%，相對質(zhì)量密度大于等于1.15，水不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于0.5%,r/。水溶液pH值為3.55.0。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，其特征在于常溫攪拌的溫度為一545'C。5、一種對權(quán)利要求1所述的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法，其特征在于聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水和廢水、污水的混凝處理以及污、淤泥脫水處理過程。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法，其特征在于當(dāng)聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑用于飲用水制備時，PAC溶液中，所含其他物質(zhì)或重金屬鹽相對于Al203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為氨態(tài)氮N《0.01%，砷As《0扁20/。，鉛Pb《0細(xì)0/0，鎘Cd《0細(xì)20/。，汞Hg《0細(xì)010/。，六價鉻Cr6+《0.0005%;PDMDAAC膠體中除氯化鈉以外各種金屬鹽總量占聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)《0.0005%。全文摘要本發(fā)明公開了一種聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法。該復(fù)合混凝劑的制備是將聚合氯化鋁PAC干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到PAC溶液；在常溫下攪拌該P(yáng)AC溶液，加入PDMDAAC膠體；在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合氯化鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。其應(yīng)用方法是將該復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水和廢水、污水的混凝處理以及污、淤泥脫水處理過程。本發(fā)明選用成分結(jié)構(gòu)、含量范圍明確，保證制得復(fù)合混凝劑產(chǎn)物性能及其穩(wěn)定性，且工業(yè)生產(chǎn)上原料極易得；該復(fù)合混凝劑在水處理過程中，各種功能可調(diào)，適用性強(qiáng)，降低成本，強(qiáng)化混凝效果，明顯提高出水水質(zhì)。文檔編號C02F1/52GK101323473SQ20071002436公開日2008年12月17日申請日期2007年6月15日優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日發(fā)明者張躍軍,李瀟瀟,趙曉蕾申請人:南京理工大學(xué)