專利名稱：一種有機(jī)-無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于廢水處理的有機(jī)-無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著染料種類的迅速發(fā)展，染料廢水引起的污染正成為嚴(yán)重的環(huán)境問題，相當(dāng)一 部分合成染料都具有潛在的毒性和不可降解性。據(jù)統(tǒng)計(jì)印染行業(yè)廢水排污量占總工業(yè)廢水 的30%左右，且平均回用率僅為7%。雖然近年來印染行業(yè)也花了不少精力進(jìn)行污水治理， 但效果不盡如人意。由于印染廢水量大，濃度高，成分復(fù)雜，有機(jī)成分大多是芳烴和雜環(huán)化 合物，化學(xué)需氧量(COD)較高，而生化需氧量(BOD)相對(duì)較低，可生化性差，色度高，至今仍 是工業(yè)廢水治理中的難題之一，加入絮凝劑進(jìn)行印染廢水處理是最常用的方法之一。
絮凝劑經(jīng)過數(shù)百年的發(fā)展，從最初的明礬、硫酸鋁等無機(jī)絮凝劑，發(fā)展到聚合氯化 鋁、聚鐵等無機(jī)高分子絮凝劑以及聚丙烯酰胺等有機(jī)高分子絮凝劑，其中無機(jī)絮凝劑主要 通過電荷中和而凝聚，有機(jī)高分子主要通過大分子鏈的架橋作用使得廢水中的懸浮體和膠 體發(fā)生沉降。在實(shí)際使用時(shí)往往是分兩步添加絮凝劑，先加無機(jī)絮凝劑中和電荷，再加有 機(jī)絮凝劑增大絮團(tuán)加速沉降，這種方法難以把握兩種絮凝劑的投放量和投放時(shí)間。近年 來，有機(jī)無機(jī)復(fù)合絮凝劑也有些報(bào)道，主要是將無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑經(jīng)機(jī)械混合后制 成復(fù)合絮凝劑，由于無機(jī)絮凝劑的電解質(zhì)效應(yīng)，使得有機(jī)絮凝劑分子鏈發(fā)生巻曲收縮，導(dǎo)致 復(fù)合絮凝劑的粘度下降，絮凝效果變差。在申請(qǐng)?zhí)枮?00310122816. 3的專利中，采用氫氧 化物膠體與陽(yáng)離子單體、丙烯酰胺聚合，通過無機(jī)有機(jī)間的離子鍵合在帶電荷的無機(jī)膠體 微粒表面原位聚合形成丙烯酰胺/陽(yáng)離子單體的共聚物制備的有機(jī)_無機(jī)雜化的絮凝劑， 此種方法涉及丙烯酰胺和陽(yáng)離子單體的共聚反應(yīng)，反應(yīng)較為復(fù)雜，并且會(huì)有部分均聚物形 成，影響最終的廢水處理效果。在申請(qǐng)?zhí)枮?00810022485的專利中，將高效吸附組分如 活性炭、硅藻土等和輔助藥劑如水溶性淀粉、生石灰、鹽酸、硫酸、聚丙烯酰胺等和硫酸鋁、 氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鐵等陽(yáng)離子絮凝劑混合制成水處理絮凝劑，此種方法只是 簡(jiǎn)單地將幾種具有水處理作用的藥劑混合，投料量大，并且產(chǎn)生的污泥較多。在申請(qǐng)?zhí)枮?200810046020. 7的專利中，將聚合氯化鋁鐵和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺混合制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合絮 凝劑用于污泥脫水，仍然解決不了由于無機(jī)絮凝劑的電解質(zhì)效應(yīng)導(dǎo)致貯存過程中復(fù)合絮凝 劑粘度下降的問題。 因此綜合有機(jī)無機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)，原位復(fù)合制備有機(jī)_無機(jī)絮凝劑具有廣泛的應(yīng) 用前景。尤其是當(dāng)層狀無機(jī)粒子如鋰藻土、蒙脫土、粘土等的片層剝離時(shí)可以充當(dāng)交聯(lián)劑取 代傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)劑，將高分子鏈段連接在一起形成高分子凝膠，可以充分發(fā)揮有機(jī)高分 子絮凝劑的架橋作用和無機(jī)粉末表面積大吸附性能優(yōu)良的特點(diǎn)。此外聚合物水凝膠及其復(fù) 合材料由于具有獨(dú)特的性質(zhì)，如卓越的吸附能力和膨脹率使得處理染料廢水的效果明顯優(yōu) 于傳統(tǒng)的聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺等絮凝劑。并且大部分無機(jī)粒子如粘土等帶有負(fù)電荷， 可以和陽(yáng)離子染料相互作用。近來，有研究表明粘土填充水凝膠復(fù)合材料可以有效用于去 除陽(yáng)離子染料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種絮凝效率高、用量小、不 易收到有毒物質(zhì)的干擾、成本較低的有機(jī)_無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述有機(jī)_無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 —種有機(jī)_無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟以無機(jī)粉末為分散 相，加入丙烯酰胺、引發(fā)劑和溶劑組成混合溶液體系，在40 7(TC進(jìn)行原位聚合反應(yīng)10 24小時(shí)；其中，無機(jī)粉末占溶液體系的質(zhì)量百分比為1 60% ，丙烯酰胺占溶液體系的質(zhì)量 百分比為1 50%，引發(fā)劑與丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.5 2 : 100。 在上述制備方法中，所述無機(jī)粉末為粘土、活性炭、蒙脫土、鋰藻土、粉煤灰、高嶺 土、累托石、膨潤(rùn)土中的一種或多種混合。 在上述制備方法中，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、偶氮二異 庚腈、過氧化二苯甲酰或過氧化氫。 在上述制備方法中，所述溶劑為水或乙醇或其混合。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的絮凝劑，可以使印染廢水的脫色 率達(dá)到90%以上，并且利用高分子水凝膠的高吸水性可以起到迅速脫色的目的。本發(fā)明制 備的絮凝劑成本低、方法簡(jiǎn)便，合成條件溫和、實(shí)用性強(qiáng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)，利用無機(jī)粒子的 片層結(jié)構(gòu)剝離起到交聯(lián)劑的作用將高分子鏈連接在一起充分發(fā)揮高分子絮凝劑的架橋作 用，無機(jī)粒子上所帶的電荷還可以有效地進(jìn)行電荷中和，對(duì)離子型染料的脫色效果更加有 效。用高分子量的聚合物作為比表面積大的無機(jī)粉末的載體還可以提高絮凝劑的回收效 率，用溶劑將吸附的染料洗脫，方便多次使用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 :用鋰藻土作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺作為單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù) 合絮凝劑。 將0. 5g鋰藻土溶于50ml蒸餾水中，加入5g丙烯酰胺、50mg過硫酸鉀4(TC反應(yīng)10 小時(shí)，通氮?dú)饣亓鳎磻?yīng)后得到透明凝膠狀材料，真空干燥后破碎，取O. lg加入50ml 0. 1% 的甲基橙水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)92X。如分別取0. lg聚合氯化鋁和聚丙烯酰 胺加入50ml 0. lX的甲基橙水溶液中，攪拌20min，脫色率僅為56X和67X。用乙醇浸泡 吸附甲基橙后的聚丙烯酰胺/鋰藻土復(fù)合絮凝劑24h后，復(fù)合絮凝劑為無色，在相同條件下 用于吸附甲基橙水溶液，脫色率可達(dá)90%。 實(shí)施例2 :用粘土作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺作為單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合 絮凝劑。 將0. 3g粘土溶于50ml蒸餾水中，加入4g丙烯酰胺、50mg過硫酸銨4(TC反應(yīng)8小 時(shí)，通氮?dú)饣亓?，反?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干燥后破碎，取0. lg加入50ml 0. 1 %的甲基 紅水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)95% 。如分別取0. lg聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺加入 50ml0. 1%的甲基紅水溶液中，攪拌20min，脫色率僅為54%和63%。用乙醇浸泡吸附甲基 紅后的聚丙烯酰胺/粘土復(fù)合絮凝劑24h后，復(fù)合絮凝劑為無色，在相同條件下用于吸附甲基紅水溶液，脫色率可達(dá)92% 。 實(shí)施例3 :用膨潤(rùn)土作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺作為單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù) 合絮凝劑。 將0. 3g膨潤(rùn)土溶于50ml蒸餾水中，加入4g丙烯酰胺、50mg過氧化氫3(TC反應(yīng)8 小時(shí)，通氮?dú)饣亓鳎磻?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干燥后破碎，取0. lg加入50ml 0. 1 %的酸 性紅水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)93X。如分別取0. lg聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺加 入50ml 0. 1%的酸性紅水溶液中，攪拌20min，脫色率僅為58%和66%。用乙醇浸泡吸附 酸性紅后的聚丙烯酰胺/膨潤(rùn)土復(fù)合絮凝劑24h后，復(fù)合絮凝劑為無色，在相同條件下用于 吸附酸性紅水溶液，脫色率可達(dá)91 % 。 實(shí)施例4 :用蒙脫土作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺作為單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù) 合絮凝劑。 將0. 2g蒙脫土溶于50ml蒸餾水中，加入6g丙烯酰胺、50mg偶氮二異丁腈6(TC反 應(yīng)12小時(shí)，通氮?dú)饣亓?，反?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干燥后破碎，取0. lg加入50ml 0. 1% 的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)98% 。如分別取0. lg聚合氯化鋁和聚丙烯 酰胺加入50ml 0. lX的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率僅為45X和62X。用乙醇 浸泡吸附堿性品紅后的聚丙烯酰胺/蒙脫土復(fù)合絮凝劑24h后，復(fù)合絮凝劑為無色，在相同 條件下用于吸附堿性品紅水溶液，脫色率可達(dá)92% 。 實(shí)施例5 :用高嶺土作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺作為單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù) 合絮凝劑。 將0. 4g高嶺土溶于50ml乙醇和蒸餾水混合溶液(體積比為1 : 1)中，加入5g丙 烯酰胺、50mg過氧化苯甲酰7(TC反應(yīng)10小時(shí)，通氮?dú)饣亓?，反?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干 燥后破碎，取0. lg加入50ml0. 1%的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)96%。如 分別取0. lg聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺加入50ml 0. 1 %的堿性品紅水溶液中，攪拌20min， 脫色率僅為45%和62%。用乙醇浸泡吸附堿性品紅后的聚丙烯酰胺/高嶺土復(fù)合絮凝劑 24h后，復(fù)合絮凝劑為無色，在相同條件下吸附堿性品紅水溶液，脫色率可達(dá)91 % 。
實(shí)施例6 :用粉煤灰作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺和丙烯酸作為共聚單體原位聚合制 備有機(jī)無機(jī)復(fù)合絮凝劑。 將0. 2g粉煤灰溶于50ml蒸餾水中，加入3g丙烯酰胺、2g丙烯酸，60mg偶氮二異 丁腈60°C反應(yīng)12小時(shí)，通氮?dú)饣亓鳎磻?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干燥后破碎，取0. lg加 入50ml 0. 1%的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)97%。如分別取0. lg聚合氯 化鋁和聚丙烯酰胺加入50ml 0. 1 %的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率僅為45 %和 62%。用乙醇浸泡吸附堿性品紅后的聚丙烯酰胺/粉煤灰復(fù)合絮凝劑24h后，復(fù)合絮凝劑 為無色，在相同條件下吸附堿性品紅水溶液，脫色率可達(dá)90% 。 實(shí)施例7 :用活性炭作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺作為單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù) 合絮凝劑。 將0. 4g活性炭溶于50ml蒸餾水中，加入5g丙烯酰胺、50mg偶氮二異丁腈6(TC反 應(yīng)12小時(shí)，通氮?dú)饣亓?，反?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干燥后破碎，取0. lg加入50ml 0. 1% 的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)96% 。如分別取0. lg聚合氯化鋁和聚丙烯 酰胺加入50ml 0. 1%的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率僅為45%和62%。用乙醇浸泡吸附堿性品紅后的聚丙烯酰胺/活性炭復(fù)合絮凝劑24h后，復(fù)合絮凝劑為無色，在相同 條件下吸附堿性品紅水溶液，脫色率可達(dá)92% 。 實(shí)施例8 :用累托石作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺作為單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù) 合絮凝劑。 將0. 3g累托石溶于50ml蒸餾水中，加入6g丙烯酰胺、60mg偶氮二異丁腈6(TC反 應(yīng)12小時(shí)，通氮?dú)饣亓鳎磻?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干燥后破碎，取0. lg加入50ml 0. 1% 的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率可達(dá)95% 。如分別取0. lg聚合氯化鋁和聚丙烯 酰胺加入50ml 0. 1%的堿性品紅水溶液中，攪拌20min，脫色率僅為45%和62%。用乙醇 浸泡吸附堿性品紅后的聚丙烯酰胺/累托石復(fù)合絮凝劑24h后，復(fù)合絮凝劑為無色，在相同 條件下吸附堿性品紅水溶液，脫色率可達(dá)93% 。
權(quán)利要求
一種有機(jī)-無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟以無機(jī)粉末為分散相，加入丙烯酰胺、引發(fā)劑和溶劑組成混合溶液體系，在40～70℃進(jìn)行原位聚合反應(yīng)10～24小時(shí)；其中，無機(jī)粉末占溶液體系的質(zhì)量百分比為1～60％，丙烯酰胺占溶液體系的質(zhì)量百分比為1～50％，引發(fā)劑與丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.5～2∶100。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述無機(jī)粉末為粘土、活性炭、蒙脫 土、鋰藻土、粉煤灰、高嶺土、累托石、膨潤(rùn)土中的一種或多種混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶 氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰或過氧化氫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述溶劑為水或乙醇或其混合物。
5. 利用權(quán)利要求1所述制備方法制備得到的有機(jī)_無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)-無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑及其制備方法。本發(fā)明以無機(jī)粉末為分散相，加入丙烯酰胺、引發(fā)劑和溶劑組成混合溶液體系，在40～70℃進(jìn)行原位聚合反應(yīng)10～24小時(shí)；無機(jī)粉末占溶液體系的質(zhì)量百分比為1～60％，丙烯酰胺占溶液體系的質(zhì)量百分比為1～50％，引發(fā)劑與丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.5～2∶100。本發(fā)明綜合有機(jī)和無機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮丙烯酰胺和無機(jī)粉末的絮凝效果，利用原位復(fù)合技術(shù)制備的有機(jī)-無機(jī)絮凝劑可以使印染廢水的脫色率達(dá)到90％以上。本發(fā)明絮凝劑應(yīng)用面寬、成本低、方法簡(jiǎn)便，合成條件溫和、實(shí)用性強(qiáng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/52GK101717141SQ20091019434
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者張秀菊, 林志丹, 鄭少杰 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)