專利名稱：：一種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑及其制備工藝，屬于環(huán)境與化學(xué)
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水資源短缺已越來越成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。水資源短缺一方面是由于我國水資源的匱乏造成的，另一方面是由于大量廢(污)水沒有進(jìn)行有效治理任意排放而導(dǎo)致了水污染造成的。因此，加強水污染防治工作和提高水的循環(huán)利用率具有十分重要的意義?；炷ㄓ捎诟咝?、簡單而又經(jīng)濟，已成為重要的水處理方法或前置單元操作技術(shù)，在水處理中占有極其重要的地位。混凝效果主要取決于絮凝劑的性能，所以研制和開發(fā)新型、高效、價廉的混凝劑成為水處理領(lǐng)域中的一項重要任務(wù)，具有重大的現(xiàn)實意義。聚合氯化鐵溶液(PFC)具有無生物毒性，對水溫變化不敏感，腐蝕性較簡單鐵鹽類混凝劑弱，所形成絮體密度大、沉降速度快等優(yōu)點，因此是一種較理想的無機混凝劑。但聚合氯化鐵對水溶性的污染物處理效果較差，且單獨使用時投加量及產(chǎn)生的污泥量較大。關(guān)于聚合氯化鐵混凝劑的研究報道，參見李鳳亭，劉遂慶.無機高分子混凝劑聚合氯化鐵的合成方法[J].工業(yè)水處理，1999，19(6):26-27.苗晶.高濃度聚合氯化鐵(PFC)特性及絮凝性能[D].濟南山東大學(xué)。聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺(EPI-DMA)是季銨鹽型陽離子聚合物，在石油的鉆井和開采過程中作為防止泥頁巖水化膨脹的粘土穩(wěn)定劑，鉆井和采油污水處理中的浮選劑、絮凝劑和破乳脫油劑等。近幾年，聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺作為一種印染廢水的有機絮凝劑受到了越來越多的重視。其與無機混凝劑相比具有混凝速度快，用量少，受共存鹽類、pH值及溫度影響小等優(yōu)點。但由于其價值昂貴，其應(yīng)用受到一定的限制。關(guān)于聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺的研究報道，參見馬喜平，胡星琪等.環(huán)氧氯丙烷-二甲胺陽離子聚合物的合成[J].高分子材料科學(xué)與工程，1996，12(4):50-54.馬喜平，邵定波.PA陽離子聚合物的合成及抑制性研究[J].鉆采工藝，1999，22(1):47-48.高寶玉，張華，鄒新華等.聚環(huán)氧氯丙烷胺的制備及其脫色性能[J].精細(xì)化工，2005，22(8):611-615.高寶玉，張華，岳欽艷等.新型絮凝劑聚環(huán)氧氯丙烷胺的合成研究[J].環(huán)境化學(xué)，2005，24(4):446-449.Q.Y.Yue，B.Y.Gao，etal.Synthesisofpoly咖ineflocculantsandtheirpotentialuseintreatingdyewastewater.JournalofHazardousMaterials152(2008)221-227。授權(quán)公告號CN100343183C(申請?zhí)?00610044383.8)的中國專利文獻(xiàn)公開了一種聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺有機高分子絮凝劑及其制備工藝。是以環(huán)氧氯丙烷和二甲胺為主要原料，采用引入少量交聯(lián)劑1，6-己二胺以提高聚合物的分子量，從而提高其絮凝性能。該絮凝劑可廣泛適用于紡織印染廢水的脫色處理，并有良好的COD去除率。但關(guān)于將聚合氯化鐵和聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺二者進(jìn)行復(fù)合，制備新型的復(fù)合混凝劑，目前未見相關(guān)文獻(xiàn)報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明將聚合氯化鐵和聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺進(jìn)行復(fù)合，研制和開發(fā)出一種新型的無機_有機高分子復(fù)合混凝劑聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺(PFC-EPI-DMA)，可提高混凝效果并且降低混凝劑的投加量?！N聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，其外觀為深紅棕色液體，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占7%左右，聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%-10.5%，粘度n值為140-4200mPas(優(yōu)選200-3500mPas，更優(yōu)選850mPas)，制備工藝為:(1)取16.94gFeCl36H20固體于燒杯中，加入25_35ml蒸餾水，在磁力攪拌器的攪拌下至完全溶解；(2)緩慢加入1.00g-2.66gNa2C03粉末至預(yù)定堿化度B([OH-]/[Fe])值為0.3-0.8(優(yōu)選0.5);(3)待泡沫消失后，按照磷與鐵摩爾比為0.08的比例加入穩(wěn)定劑Na2HP0412H20粉末；(4)繼續(xù)攪拌3.5-4.5小時，至Na2HP0412H20粉末完全溶解，制得聚合氯化鐵溶液；向步驟(4)所得不同堿化度B值的聚合氯化鐵溶液中加入不同質(zhì)量、一定粘度n值的聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺，繼續(xù)攪拌0.5-1.5小時，以制備具有不同堿化度B值、不同聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)及粘度n值的聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑(PFC-EPI-DMA)。在優(yōu)選的方案中，上述聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%。在優(yōu)選的方案中，上述聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，粘度n值為850mPas。本發(fā)明還提供了上述聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑在水的混凝處理中的應(yīng)用。本發(fā)明制備得到的聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑屬于水處理領(lǐng)域中新型無機_有機高分子復(fù)合混凝劑，通過將無機絮凝劑與有機混凝劑進(jìn)行復(fù)合以便充分發(fā)揮無機、有機混凝劑各自的特點，通過協(xié)同效應(yīng)提高混凝劑的混凝效果，減少它的用量并擴大它的使用范圍。與水處理中常常將有機混凝劑作為無機絮凝劑的助凝劑相比，無機_有機復(fù)合混凝劑先進(jìn)行復(fù)合，避免了二次投加，減少了處理成本。具體實施例方式下面結(jié)合實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但保護(hù)范圍不限于此。本發(fā)明制備的一種聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，外觀為深紅棕色液體，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占7%，聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%-10.5%，粘度n值為140-4200mPas。實施例1—種聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，其外觀為深紅棕色液體，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7X左右，堿化度B值為0.5，聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，粘度H值為,mPas。上述聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑的制備工藝為(1)取16.94gFeCl36H20固體于燒杯中，加入約30ml蒸餾水，在磁力攪拌器的攪拌下至完全溶解；(2)緩慢加入1.66gNa2C03粉末至堿化度B值為0.5;(3)待泡沫消失后，按照磷、鐵摩爾比為0.08的比例加入穩(wěn)定劑Na2HP0412H20粉末1.80g;(4)繼續(xù)攪拌約3.5-4.5小時，至Na2HP0412H20粉末完全溶解，制得聚合氯化鐵溶液。然后向堿化度B值為0.5的聚合氯化鐵溶液中加入3.50g、粘度n=850mPas的聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺，繼續(xù)攪拌O.5-1.5小時，以制備具有堿化度B值為0.5、聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%及粘度n二850mPa，s的聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑。實施例2—種聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，其外觀為深紅棕色液體，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7X左右，堿化度B值為0.5，聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，粘度n值為4200mPas。上述聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑的制備工藝為(1)取16.94gFeCl36H20固體于燒杯中，加入約30ml蒸餾水，在磁力攪拌器的攪拌下至完全溶解；(2)緩慢加入1.66gNa2C03粉末至堿化度B值為0.5;(3)待泡沫消失后，按照磷、鐵摩爾比為0.08的比例加入穩(wěn)定劑Na2HP04121120粉末1.80g;(4)繼續(xù)攪拌約4小時，至Na2HP0412H20粉末完全溶解，制得聚合氯化鐵溶液。然后向B值為0.5的聚合氯化鐵溶液中加入3.50g、粘度n=4200mPas的聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺，繼續(xù)攪拌約1小時，以制備具有B值為0.5、聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%及粘度n=4200mPas的聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑。實施例3—種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑，與實施例1或2所不同的是聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。實施例4—種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑，與實施例1或2所不同的是聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%。實施例5—種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑，與實施例1或2所不同的是粘度n值為140mPas。實施例6—種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑，與實施例1或2所不同的是步驟(2)加入1.00gNa2C03粉末，堿化度B值為0.3。實施例7—種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑，與實施例1或2所不同的是步驟(3)加入2.66gNa2C03粉末，堿化度B值為0.8。實驗例1將實施例1合成的復(fù)合混凝劑PFC-EPI-DMA用于活性艷紅染料廢水的混凝處理，并和聚合氯化鐵(PFC)與聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺(EPI-DMA)先后投加及單獨使用聚合氯化鐵(PFC)作對比。原水水質(zhì)情況如下活性艷紅染料含量為50mg/L，吸光度為0.894。處理結(jié)果列于表l。表1處理活性艷紅染料廢水脫色效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從以上處理結(jié)果可見，復(fù)合混凝劑PFC-EPI-DMA在投加量70-120mg/L范圍內(nèi)其脫色率與聚合氯化鐵的脫色率相比有明顯提高，從而克服了單獨使用聚合氯化鐵時對水溶性的污染物去除率低這一缺點。同時，復(fù)合混凝劑PFC-EPI-DMA在相同投加量條件下脫色效果比將PFC與EPI-DMA分別投加時的脫色效果好。將實施例1合成的復(fù)合混凝劑PFC-EPI-DMA用于活性翠蘭染料廢水的混凝處理，并和PFC與EPI-DMA先后投加及單獨使用PFC作對比。原水水質(zhì)情況如下活性翠蘭染料含量為50mg/L，吸光度為0.514。處理結(jié)果列于表2。表2處理活性翠蘭染料廢水脫色效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從以上處理結(jié)果可見，四種混凝劑在投加量范圍內(nèi)對活性翠蘭染料廢水的脫色效果均較好，但在同種投加量(<36mg/L)條件下，復(fù)合混凝劑PFC-EPI-DMA脫色效果最好，且最高脫色率可達(dá)99%以上。實驗例2將實施例2合成的PFC-EPI-DMA用于模擬天然地表水(腐殖酸+高嶺土)的混凝處理，原水水質(zhì)情況如下pH為8.19，濁度為15.ONTU，UV254為0.406，溶解性有機物(DOC)為4.076mg/L。處理結(jié)果列于表3。表3聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺處理模擬天然地表水的混凝效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從以上處理結(jié)果可見，PFC-EPI-DMA復(fù)合混凝劑處理模擬天然地表水在投加量范圍內(nèi)，其濁度和UV254的去除率均不斷提高。在投加量為9mg/L時，其濁度和UV254的去除率均高于95%。DOC去除率在投加量范圍內(nèi)均高于70%，在投加量為7mg/L時達(dá)到最高，為78.4%。權(quán)利要求一種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑，其特征在于，外觀為深紅棕色液體，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占7％，聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％-10.5％，粘度η值為140-4200mPas，制備工藝為(1)取16.94gFeCl3·6H2O固體于燒杯中，加入25-35ml蒸餾水，在磁力攪拌器的攪拌下至完全溶解；(2)緩慢加入1.00g-2.66gNa2CO3粉末至預(yù)定堿化度B值為0.3-0.8；(3)待泡沫消失后，按照磷與鐵摩爾比為0.08的比例加入穩(wěn)定劑Na2HPO4·12H2O粉末；(4)繼續(xù)攪拌3.5-4.5小時，至Na2HPO4·12H2O粉末完全溶解，制得聚合氯化鐵溶液；向步驟(4)所得聚合氯化鐵溶液中加入聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺，繼續(xù)攪拌0.5-1.5小時，制得聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑。2.權(quán)利要求1所述的聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，其特征在于，聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%。3.權(quán)利要求1所述的聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，其特征在于，粘度n值為850。4.權(quán)利要求1所述的聚合氯化鐵_聚環(huán)氧氯丙烷_二甲胺復(fù)合混凝劑，其特征在于，步驟(2)中堿化度B值為0.5。5.權(quán)利要求l-4任一所述的聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑在水的混凝處理中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明公開了一種聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑。是將聚合氯化鐵與聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺進(jìn)行復(fù)合，以制備具有不同堿化度B值、不同聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)及粘度η值的聚合氯化鐵-聚環(huán)氧氯丙烷-二甲胺復(fù)合混凝劑。該復(fù)合混凝劑對模擬活性染料廢水有良好的脫色效果，可用于紡織印染廢水的脫色處理。該復(fù)合混凝劑同時對模擬天然地表水有良好的去除濁度和有機物的效果。文檔編號C02F1/56GK101693562SQ20091022920公開日2010年4月14日申請日期2009年10月21日優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日發(fā)明者岳欽艷,陳婷,高寶玉申請人:山東大學(xué);