專利名稱：復合型高效絮凝劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種污水處理技術領域，具體的說是一種用人工 合成高分子聚合物吸附絮凝污水中微細顆粒的復合型高效絮疑劑。
背景技術：
隨著我國工業(yè)化，城市化的快速發(fā)展，特別是國民經(jīng)濟建設 連續(xù)多年高速增長，生活污水和工業(yè)廢水的產(chǎn)出量也越來越多。 在這些產(chǎn)出的污水中，含有多種有毒有害物質(zhì)，污染水質(zhì)，污染
環(huán)境，危害人體健康；特別是造紙、制革、印染、電鍍、食品、 化工等重污染企業(yè)，排出的工業(yè)廢水危害程度更為嚴重。冶理污 水，保護環(huán)境，已經(jīng)成為各級政府的重要職責。
隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，污水處理技術也得到了快速 發(fā)展；在重度污水中加入"絮凝劑"的污水化學處理技術，就是 一種剛剛興起的治理重度污水的高新技術方法，現(xiàn)已引起各方高 度關注。
絮凝劑，是一種人工合成的高分子有機聚合物。這種高分子 有機聚合物，因其獨特的分子結(jié)構(gòu)和化學功能，對重度污水中的 微細顆粒具有較強的吸附、絮凝作用，能把重度污水中含有的無 機物質(zhì)和難降解有機物質(zhì)的微細顆粒吸附凝聚成"絮團"；再通 過污水處理技術中的"浮上"技術，就能使絮團浮出水面，去除 出絮團后即能實現(xiàn)提高、凈化水質(zhì)的目的。
絮凝劑的吸附能力和絮凝效果，與選用的高分子有機聚合物 品種、成分有關，也與生產(chǎn)制造絮凝劑的工藝參數(shù)有關，更與絮 凝劑的聚合度、分子質(zhì)量等質(zhì)量指標有關。目前，在國內(nèi)市場上 批量銷售的絮凝劑，絕大多數(shù)都是以改性淀粉、改性纖維、藻朊 酸鈉等天然高分子聚合物為主料，摻入少量人工合成的高分子聚 合物后混配制成。生產(chǎn)制造這類絮凝劑，工藝簡單、設備不多， 投資不大，成本不高；但是，因聚合度較低，分子質(zhì)量不高，使 用時用量較大，而且需要強力機械攪拌，所以絮凝效果不佳；但 畢竟有略勝于無。

發(fā)明內(nèi)容
4本發(fā)明的目的是針對國內(nèi)絮凝劑產(chǎn)品存在的聚合度較低、相 對分子質(zhì)量不高、使用時用量大、需要強力機械攪拌等弱點或不 足，提供一種具有高聚合度、高分子質(zhì)量、用量較低、用法簡單、 吸咐能力強、絮凝效果好的復合型高效絮凝劑。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，本發(fā)明研究設計的以水溶性聚 合物聚丙烯酰胺為主料，以水溶性聚合物丙烯酸、羥乙基纖維素、 丙烯酸乙酯為活性助凝劑，以無機鹽類硫酸亞鐵、硫酸鋁為催化 凝聚劑的配料技術，是依據(jù)各種組料的物質(zhì)特性、相互配伍合成 機理等基礎理論，經(jīng)多種方案對比篩選后選擇確定的。
該絮凝劑的原料組成和配比(按質(zhì)量份數(shù)計算)如下 聚丙烯酰胺75份； 丙烯酸8份； 丙烯酸乙酯6份；
羥乙基纖維素6份； 硫酸亞鐵3份； 硫酸鋁2份；
所生產(chǎn)出的絮凝劑外觀為白色粉末，放入水中有懸浮擴散
性，比重0.922g/ cm3 ，熔點160 170°C，燃點595°C。
在上述配料比例中，所有組料的配入組份，均允許有± 5% 的配入份額偏差。
該絮凝劑聚合度可以達到2X1(T 2X10'5;相對分子質(zhì)量可 高達1000萬 1500萬；
本發(fā)明絮凝劑的制備方法是通過計量混配、合成反應、穩(wěn)定 濃縮、真空脫水、噴霧干燥五個工藝步驟實現(xiàn)的。
所述的計量混配過程是；把所有組料稱量計量，然后加蒸鎦 水，經(jīng)加熱后攪拌成溶解液；計量混配在配置的通用化工生產(chǎn)設 備"葉片攪拌機"中完成；計量采用普通臺稱，按配料比例要求 的質(zhì)量份數(shù)稱重；蒸餾水加入比例，按所有組料總重量的70 80%計重加入；加熱溫度控制在45°C 50°C ;葉片攪拌機的轉(zhuǎn)速 控制在25 30r/min;攪拌時間控制在35 40min。
所述的合成反應過程是把組料溶解液放置在真空、高溫、 高壓的環(huán)境中，完成熔融合成化學反應，制備出復合型高效絮凝 劑水溶液；合成反應在配置的通用化工生產(chǎn)設備"旋轉(zhuǎn)式真空反 應釜"中完成；加熱溫度控制在110°C 120°C;反應釜內(nèi)壓力 控制在0. 15 0. 20Mpa;反應時間控制在65 70min;反應釜轉(zhuǎn)筒 自轉(zhuǎn)控制在40 45r/min;反應釜旋轉(zhuǎn)控制在10 15r/min。
所述的穩(wěn)定濃縮過程是把已經(jīng)合成的復合型高效絮凝劑 水溶液，通過加熱攪拌進行深度穩(wěn)定反應，并進行初步脫水，把
5水溶液濃縮成絮凝劑凝膠；穩(wěn)定濃縮過程是在配置的通用化工生
產(chǎn)設備"蒸發(fā)濃縮罐"中完成；加熱溫度控制在75°C 80°C; 攪拌器轉(zhuǎn)速控制在40 45r/min;按實現(xiàn)濃縮度75 80。/?？刂茲?縮時間。
所述的真空脫水過程是把已經(jīng)濃縮成絮凝劑凝膠，再進行 固液分離的脫水處理，使含水率20 25。/。的絮凝劑凝膠，處理成 含水率《8 %的絮凝劑絮團；真空脫水是在配置的通用化工設備 "真空離心脫水機"中完成；離心旋轉(zhuǎn)速度控制在^800r/min; 濾膜材質(zhì)選用水通量大、截留率高的聚醚砜(PES)超濾膜；組 件類型選用渦巻式；離心推動力控制在0. 4 0. 5Mpa。
所述的噴霧干燥過程是把已經(jīng)基本脫水絮凝劑絮團，進 行粉碎、噴霧、干燥、篩分技術處理，制成粉未狀絮凝劑商品； 噴霧干燥是在配置的通用化工設備"噴霧干燥篩分機"中完成； 噴出壓力5Mpa;干燥溫度》15(TC ;噴出能力50g/s;含水率 《0. 3%。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果
1、 由于選擇配伍組料科學，使組料在合成反應過程中，不 僅能快速產(chǎn)生大量型結(jié)晶，還能在分子內(nèi)部形成微小孔隙結(jié)構(gòu)； 而且配伍組料單體都具有一定線形長度的分子鏈，這種長鏈分子 鏈節(jié)在合成反應過程中，能夠發(fā)生相互間的盤繞、貫穿，形成網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)。這種分子結(jié)構(gòu)特點，使絮凝劑具備了吸附、凝絮能力。 本發(fā)明研究設計出的復合型高效絮凝劑的這種分結(jié)構(gòu)特點，聚合
度可以達到2X1(T 2X10、相對分子質(zhì)量可高達1000萬 1500 萬；對污水中微細顆粒的吸附能力和絮凝效果，可以達到98%。
2、 本發(fā)明污水處理使用絮凝劑，就是要通過絮凝劑來吸咐、 絮凝污水中含有的各種無機物質(zhì)和難降解有機物質(zhì)的微細顆粒， 實現(xiàn)提高、凈化水質(zhì)的目的。只有絮凝劑的分子結(jié)構(gòu)具有吸咐和 凝絮的特點，而且聚合度和相對分子質(zhì)量越高，吸咐能力才能越 強，絮凝效果才能越好。
3、 本發(fā)明通過多種方案試驗對比篩選，研究設計出復合型 高效絮凝劑的最佳配料組份、各組份比例質(zhì)量份數(shù)，解決了實際 生產(chǎn)制造中選材配料的數(shù)量依據(jù)難問題。
4、 本發(fā)明通過試驗考核，研究設計出生產(chǎn)制造復合型高效 絮凝劑的完整實用生產(chǎn)工藝技術路線及配置的工藝技術裝備，同時準確設計出具體生產(chǎn)工藝參數(shù)，解決了實際生產(chǎn)過程中的工藝
操作技術難題。


圖1為復合型高效絮凝劑生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施例方式
以制備180kg "復合型高效絮凝劑"的實際生產(chǎn)制造過程為
例
① 、首先，根據(jù)本發(fā)明配料組份的質(zhì)量份數(shù)，在充分考慮原 料工藝消耗及蒸發(fā)干燥脫水等影響因素后，計算出生產(chǎn)制造 180kg "復合高效絮凝劑"的所有組料配入數(shù)量。
本發(fā)明設計的各種組料最佳質(zhì)量份數(shù)聚丙烯酰胺75份；
丙烯酸8份；丙烯酸乙酯6份；羥乙基纖維素6份；硫酸亞鐵3
份；硫酸鋁2份。根據(jù)實踐經(jīng)驗，生產(chǎn)過程中原料工藝損耗約為 5-6%。據(jù)此，生產(chǎn)制造180kg "復合型高效絮凝劑"，需配入各 種組料總重量應190kg。按各種組料配入質(zhì)量份數(shù)，經(jīng)計算后需
配入聚丙酸酰胺142. 5kg;丙烯酸15. 2kg ;丙烯酸乙酯11. 4kg; 羥乙基纖維素11.4kg;硫酸亞鐵5.7kg;硫酸鋁3.8kg;合計
190kg。
本發(fā)明設計的配入組料溶解液規(guī)定，溶解介質(zhì)選用蒸鎦水， 按所有組料總產(chǎn)量70-80%比例配入；根據(jù)實踐經(jīng)驗，選擇75% 配入比例，配入蒸鎦水142kg，配料含水率占總重量43%。
② 、"計量混配"工藝加工，在配置的通用化工生產(chǎn)設備"葉 片攪拌機"中完成。將計量稱重的190kg所有組料和142kg蒸 鎦水，全部加入到"葉片攪拌機"內(nèi)，進行計量混配工藝加工處 理。"葉片攪拌機"的加熱溫度，控制在45-5(TC;轉(zhuǎn)速控制在 25-30r/min;攪拌時間控制在35-40min。
經(jīng)過"計量混配"工藝加工處理后，得到組料溶解液總重量 296kg。其中，組料組份有189. 4kg，耗損0.6kg，占配入組料總 量的0.3%;配入的蒸鎦水含有106.6kg，蒸發(fā)損耗35.4kg;溶 解液含水率36%。
③ 、對組料溶解液進行"合成反應"工藝加工。把混配成功 的296kg組料溶解液，全部放入具有真空、高溫、高壓環(huán)境的"旋 轉(zhuǎn)式真空反應釜"中，進行合成反應工藝加工處理。
"旋轉(zhuǎn)式真空反應釜"的反應加熱溫度控制在110-12CTC;反應釜內(nèi)壓力控制在0. 15-0. 20Mpa;合成反應時間控制在 65-70min;反應釜轉(zhuǎn)筒自轉(zhuǎn)速度控制在40-45r/min;反應釜旋 轉(zhuǎn)速度控制在10-15r/min.
經(jīng)過"合成反應"工藝加工處理后，得到合成復合型高效絮 凝劑水溶液290kg。其中，組料組份有189kg，耗損0.4kg，占 配入組料總量的0.2%;配入的蒸鎦水含有101kg，真空微耗 5.6kg;絮凝劑水溶液的含水率為35%。
、對絮凝劑水溶液進行"穩(wěn)定濃縮"工藝加工。把已經(jīng)合 成的絮凝劑水溶液，放入"蒸發(fā)濃縮罐"內(nèi)進行深度穩(wěn)定反應， 同時，進行初步脫水濃縮工藝處理。
"蒸發(fā)濃縮罐"的加熱溫度控制在75-8(TC ;攪拌器轉(zhuǎn)速控 制在40-45r/min;根據(jù)工藝要求達到的75-80%的濃縮度，控制 穩(wěn)定濃縮時間，使絮凝劑水溶液濃縮成凝膠狀。
經(jīng)"穩(wěn)定濃縮"工藝加工處理后，得到的狀絮凝劑凝膠241kg。 其中，組料組份有186.6kg，耗損2. 4kg，占配入組料總量的1.2%; 蒸鎦水含有54.4kg，脫出含水46.6kg;絮凝劑凝膠的含水率為 22. 6%。濃縮度達到77. 4%。
、對絮凝劑凝膠進行"真空脫水"工藝加工。把穩(wěn)定濃縮 的絮凝劑凝膠放入"真空離心脫水機"中再進行脫水加工處理。 "真空離心脫水機"的旋轉(zhuǎn)速度控制在^ 800r/min;離心推 動力控制在0.4-0.5Mpa;濾膜材質(zhì)選用水通量大，截留率高的 "聚醚砜(PES)"超濾膜；組件類型選用渦巻式。
經(jīng)"真空脫水"工藝加工處理后，得到絮凝劑絮團202.6kg。 其中，組料組份有186kg，耗損0.6kg，占配入組料總重量的 0.3kg;蒸鎦水含有16.6kg，脫出含水37.8kg;絮凝劑絮團的含 水率為8. 19%。
◎、對絮凝劑絮團進行"噴霧干燥"工藝加工。把絮凝劑絮 團，放入"噴霧干燥篩分機"中，進行粉碎、噴霧、干燥、篩分 處理，制成粉未狀絮凝劑商品。
"噴霧干燥"工藝加工處理后，得到的復合型高效絮凝劑粉 未狀商品180kg。其中，組料組份有179.55kg，總耗損10.45kg， 占配入組料總重量的5. 5%;配入的蒸鎦水含有0. 45kg，干燥脫 水16. 15kg;絮凝劑粉未商品含水率0. 25%。
⑦、制成的絮凝劑粉未，經(jīng)計算稱量后，包裝入庫待銷。
權利要求
1、一種復合型高效絮凝劑，其特征在于該絮凝劑是以水溶性聚合物聚丙烯酰胺為主料，以水溶性聚合物丙烯酸、羥乙基纖維素、丙烯酸乙酯為活性助凝劑，以無機鹽類硫酸亞鐵、硫酸鋁為催化凝聚劑，通過計量混配、合成反應、穩(wěn)定濃縮、真空脫水、噴霧干燥五個工藝步驟制備而成的白色粉末狀物質(zhì)；上述原料的具體重量配比如下聚丙烯酰胺75份、丙烯酸8份、丙烯酸乙酯6份、羥乙基纖維素6份、硫酸亞鐵3份、硫酸鋁2份；制得的絮凝劑放入水中有懸浮擴散性，比重0.922g/cm3，熔點160～170℃，燃點595℃；聚合度為2×104～2×105；相對分子質(zhì)量為1000萬～1500萬。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種復合型高效絮凝劑，其特征 在于① 、所述的計量混配過程是；把所有組料稱量計量，然后加 蒸鎦水，經(jīng)加熱后攪拌成溶解液；計量混配在配置的通用化工生 產(chǎn)設備"葉片攪拌機"中完成；計量采用普通臺稱，按配料比例 要求的質(zhì)量份數(shù)稱重；蒸餾水加入比例，按所有組料總重量的 70 80%計重加入；加熱溫度控制在45°C 50°C ;葉片攪拌機的 轉(zhuǎn)速控制在25 30r/rain;攪拌時間控制在35 40min;② 、所述的合成反應過程是把組料溶解液放置在真空、高 溫、高壓的環(huán)境中，完成熔融合成化學反應，制備出復合型高效絮凝劑水溶液；合成反應在配置的通用化工生產(chǎn)設備"旋轉(zhuǎn)式真 空反應釜"中完成；加熱溫度控制在110。C 12(TC;反應釜內(nèi) 壓力控制在0. 15 0. 20Mpa;反應時間控制在65 70min;反應釜 轉(zhuǎn)筒自轉(zhuǎn)控制在40 45r/min;反應釜旋轉(zhuǎn)控制在10 15r/min;③ 、所述的穩(wěn)定濃縮過程是把已經(jīng)合成的復合型高效絮凝劑水溶液，通過加熱攪拌進行深度穩(wěn)定反應，并進行初步脫水，把水溶液濃縮成絮凝劑凝膠；穩(wěn)定濃縮過程是在配置的通用化工 生產(chǎn)設備"蒸發(fā)濃縮罐"中完成；加熱溫度控制在75°C 80°C; 攪拌器轉(zhuǎn)速控制在40 45r/min;按實現(xiàn)濃縮度75 80%控制濃 縮時間；④、所述的真空脫水過程是把已經(jīng)濃縮成絮凝劑凝膠，再 進行固液分離的脫水處理，使含水率20 25%的絮凝劑凝膠，處 理成含水率《8%的絮凝劑絮團；真空脫水是在配置的通用化工設備"真空離心脫水機"中完成；離心旋轉(zhuǎn)速度控制在^800r/min; 濾膜材質(zhì)選用水通量大、截留率高的聚醚砜(PES)超濾膜；組 件類型選用渦巻式；離心推動力控制在0. 4 0. 5Mpa; 、所述的噴霧干燥過程是把已經(jīng)基本脫水絮凝劑絮團， 進行粉碎、噴霧、干燥、篩分技術處理，制成粉未狀絮凝劑商品； 噴霧干燥是在配置的通用化工設備"噴霧干燥篩分機"中完成； 噴出壓力^0.5Mpa;干燥溫度》15(TC;噴出能力50g/s;含水率 《0. 3%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于重度污染水的復合型高效絮凝劑，該絮凝劑是以水溶性聚合物聚丙烯酰胺為主料，以水溶性聚合物丙烯酸、羥乙基纖維素、丙烯酸乙酯為活性助凝劑，以無機鹽類硫酸亞鐵、硫酸鋁為催化凝聚劑，通過配置的通用化工生產(chǎn)設備，采取計量混配、合成反應、穩(wěn)定濃縮、真空脫水、噴霧干燥等工藝加工技術；開發(fā)研制出的一種具有高聚合度、高相對分子質(zhì)量、用量較低、用法簡單的復合型高效絮凝劑。該絮凝劑因其獨特的分子結(jié)構(gòu)和化學功能，對重度污水中的微細顆粒具有較強的吸附、絮凝作用，能把重度污染水中含有的各類無機物質(zhì)和難降解有機物質(zhì)的微細顆粒吸附凝聚成絮團，去除出絮團后即能實現(xiàn)提高凈化水質(zhì)的目的。該絮凝劑特別適用于造紙、印染、制革、電鍍、食品、化工等重污染企業(yè)的工業(yè)廢水治理。
文檔編號C02F1/52GK101519237SQ20081005040
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權日2008年2月25日
發(fā)明者劉春燕, 張士博, 李延韜 申請人:四平海特環(huán)保設備有限公司