專利名稱：一種給水原水處理絮凝劑及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含水絮凝劑、特別是用于低溫低濁度給水原水應(yīng)用的絮凝劑，本發(fā)明還涉及制備該絮凝劑的方法及該絮凝劑的應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前對(duì)給水原水的處理，常用的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑如聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸鐵(Pre)在絮凝過(guò)程中各有其優(yōu)點(diǎn)。但是用這些藥劑來(lái)處理含有復(fù)雜污染物的給水原水，不僅用量大，不經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而且處理效果也不好，出水的各項(xiàng)指標(biāo)難以達(dá)標(biāo)。聚硅系列絮凝劑是一類將聚硅酸引入到高價(jià)金屬離子中而制成的新型無(wú)機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑，可看成是上述傳統(tǒng)絮凝劑的改性品種。這類絮凝劑集合了聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有電中和作用，還具有吸附架橋作用，其絮凝性能優(yōu)于單獨(dú)使用聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵。該類絮凝劑具有沉降速度快，產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)害，處理后水中殘余量低等特點(diǎn)，成為符合絮凝劑中的一個(gè)研究熱點(diǎn)，能夠處理含油污水、低溫低濁水、印染廢水、造紙廢水等，目前加拿大、日本、英國(guó)等國(guó)均有生產(chǎn)。目前常見(jiàn)的聚鋁硅類絮凝劑主要有聚合氯化鋁硅(Polyaluminum Silicate Chloride)和聚合硫酸鋁硅(Polyaluminium Silicate Sulphate)。研究表明這類絮凝劑中反應(yīng)性鋁的含量較多，因此在處理水應(yīng)用中具有生成的絮體密度高、沉降快、出水殘留鋁量低、PH適用范圍廣(4-11)、處理低溫低濁水有特效等特點(diǎn)，十分適宜飲用水的處理。但這類絮凝劑也存在藥劑用量大，達(dá)400mg/L，處理技術(shù)成本高，工藝也復(fù)雜，不便于操作的特點(diǎn)ο針對(duì)以上優(yōu)缺點(diǎn)，為了提高絮凝劑的穩(wěn)定性和處理效果，降低經(jīng)生化處理后出水質(zhì)量，制備一種新型絮凝劑，使之在使用劑量小，單一操作環(huán)節(jié)下就能將出水的絮凝效果達(dá)到國(guó)家使用標(biāo)準(zhǔn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是—種由多種無(wú)機(jī)物混合而成的給水原水處理劑的生產(chǎn)方法，其特征在于采用水玻璃與含有殼聚糖的硫酸溶液相混合，聚合為陰離子有機(jī)-無(wú)機(jī)膠體絮凝劑，混合為具有各種官能團(tuán)的集合體，對(duì)多種污染物絮凝聚集。本方法采用具有各種官能團(tuán)的集合體，對(duì)多種污染物絮凝聚集，適宜多種原水水質(zhì)的處理，其處理污染物范圍廣，效果好，生產(chǎn)原料來(lái)源廣，成本低，性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。其中所述的陰離子無(wú)機(jī)膠體絮凝劑為改性聚硅酸微凝膠絮凝劑其制備方法為 在高速攪拌條件下，將模數(shù)為3. 2、二氧化硅濃度為5 15%的水玻璃用10 30%重量百分比濃度的稀硫酸酸化至溶液PH為9 11，制備成聚硅酸微凝膠；用1 3%濃度的醋酸溶解脫乙酰度為85 95%的殼聚糖，配制成1 3%重量百分比濃度的殼聚糖醋酸溶液，將溶液按殼聚糖占二氧化硅質(zhì)量比0. 2 加入聚硅酸微凝膠中，充分?jǐn)嚢? IOmin后， 將溶液用水稀釋至二氧化硅濃度為0. 5 2%，再充分?jǐn)嚢?0 30min，真空干燥或自然晾干，所得固體粉末即為制備出殼聚糖改性聚硅酸微凝膠絮凝劑。
在處理給水原水過(guò)程中，原水的溫度為5°C 85°C，最好是15°C 35°C。在這樣的溫度下，有利于加速下一步處理過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，提高陰離子無(wú)機(jī)膠體與給水原水中雜質(zhì)間絮凝的效果，加快絮凝體沉降速度。
本發(fā)明的給水原水澄清方法的基本原理是改性聚硅酸微凝膠中微小的硅酸粒子可聚集成鏈狀，并最終構(gòu)成的三維立體凝膠網(wǎng)絡(luò)，這種三維網(wǎng)絡(luò)通過(guò)殼聚糖高分子聚合物改性后，與給水原水中的色素、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)(大部分帶負(fù)電荷)通過(guò)架橋和電中和作用發(fā)生反應(yīng)，將其團(tuán)聚在一起形成網(wǎng)狀絮凝團(tuán)結(jié)構(gòu)而沉淀下來(lái)。與沒(méi)有經(jīng)過(guò)高分子聚合物改性、 或僅以簡(jiǎn)單高價(jià)金屬離子如Zn2+，Mg2+，B3+或Al3+離子改性的聚硅酸微凝膠絮凝劑相比，本發(fā)明絮凝劑與給水原水中的色素、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)相互之間發(fā)生碰撞、吸附、架橋及聚集的效能更高，從而能團(tuán)聚沉淀出更清澈透亮，色度更低，雜質(zhì)更少的出水。
產(chǎn)品與PAC和PFS的混凝性能進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明絮凝劑在投加量為7mg/L(以 SiO2計(jì))時(shí)，濁度去除率已經(jīng)可達(dá)90%以上；當(dāng)達(dá)到各自的最佳投加量時(shí)，本發(fā)明絮凝劑處理后的出水余濁均可達(dá)INTU以下，最低可達(dá)0. 5NTU,而PAC和PFS分別僅可達(dá)1. 3NTU和 1. INTU0因此，本發(fā)明與傳統(tǒng)的硅基絮凝劑工藝相比，絮凝效果好，出水質(zhì)量好，工藝流程短，工藝操作安全性高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
具體實(shí)施方式
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
實(shí)施例1
改性聚硅酸微凝膠絮凝劑按以下方法制備
在高速攪拌條件下，將模數(shù)為3. 2 二氧化硅濃度為5%的水玻璃400g用10%重量百分比濃度的稀硫酸進(jìn)行酸化，至PH為9，制備成聚硅酸微凝膠。用濃度的醋酸溶解脫乙酰度為85 %的殼聚糖，配制成1 %重量百分比濃度的殼聚糖醋酸溶液，將溶液按殼聚糖占二氧化硅質(zhì)量比0. 2%加入聚硅酸微凝膠中，充分?jǐn)嚢鑑iiin后，將溶液用水稀釋至二氧化硅濃度為0.5%，再充分?jǐn)嚢鑜Omin，真空干燥或自然晾干，所得固體粉末即為制備出殼聚糖改性聚硅酸微凝膠絮凝劑。
實(shí)施例2:
改性聚硅酸微凝膠絮凝劑按以下方法制備
在高速攪拌條件下，將模數(shù)為3. 2 二氧化硅濃度為15%的水玻璃400g用30%重量百分比濃度的稀硫酸進(jìn)行酸化，至PH為10，制備成聚硅酸微凝膠。用3%濃度的醋酸溶解脫乙酰度為95%的殼聚糖，配制成3%重量百分比濃度的殼聚糖醋酸溶液，將溶液按殼聚糖占二氧化硅質(zhì)量比加入聚硅酸微凝膠中，充分?jǐn)嚢鐸Omin后，將溶液用水稀釋至二氧化硅濃度為2%，再充分?jǐn)嚢?0min，真空干燥或自然晾干，所得固體粉末即為制備出殼聚糖改性聚硅酸微凝膠絮凝劑。
應(yīng)用實(shí)施例
原水選用湖水，實(shí)驗(yàn)期間正處于夏季，藻類大量繁殖，濁度為18 21NTU，屬于較難處理的原水。設(shè)定六聯(lián)混凝攪拌儀程序?yàn)?00rpm，0. 5min ；300rpm,2min ；200rpm,2min ； IOOrpm, 2min ；60rpm, IOmin0當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到500rpm，同步加藥，攪拌結(jié)束后靜置沉淀10分鐘。
取上清液，測(cè)定其濁度。取自來(lái)水廠常用的藥劑PAC和聚鋁鐵PFS與本發(fā)明中實(shí)施例產(chǎn)品作混凝性能對(duì)比。1、投加量對(duì)混凝效果的影響，如表1所示。
權(quán)利要求
1.一種殼聚糖硅基復(fù)配絮凝劑，其特征在于它含有硅酸鹽類的材料為主體，以天然殼聚糖為輔助成分，以酸性物質(zhì)為絮凝助劑，其中殼聚糖占二氧化硅質(zhì)量比0. 2 1%，酸性物質(zhì)占二氧化硅質(zhì)量比5 50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖硅基復(fù)配絮凝劑，其特征在于所述的天然殼聚糖的聚合度為60 90%中殼聚糖的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖硅基復(fù)配絮凝劑，其特征在于所述的作為絮凝助劑的酸性物質(zhì)是硫酸。
4.按照權(quán)利要求1所述的殼聚糖硅基復(fù)配絮凝劑的制備方法，其特征在于包含以下步驟1)在高速攪拌條件下，將模數(shù)為3.2、二氧化硅濃度為5 15%的水玻璃用10 30% 重量百分比濃度的稀硫酸酸化至溶液PH為9 11，制備成聚硅酸微凝膠；2)用1 3%濃度的醋酸溶解脫乙酰度為85 95%的殼聚糖，配制成1 3%重量百分比濃度的殼聚糖醋酸溶液；3)將溶液按殼聚糖占二氧化硅質(zhì)量比0.2 加入聚硅酸微凝膠中，充分?jǐn)嚢? IOmin ；4)將溶液用水稀釋至二氧化硅濃度為0.5 2 %，再充分?jǐn)嚢?0 30min ；5)真空干燥或自然晾干，所得固體粉末即得。
全文摘要
本發(fā)明涉及給水原水的治理技術(shù)，具體為一種殼聚糖天然復(fù)配絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用。采用廉價(jià)的含有硅酸鹽類的天然物質(zhì)，按一定比例與次序與殼聚糖和助劑復(fù)配，對(duì)給水原水進(jìn)行有效的絮凝處理。本方法工藝簡(jiǎn)單，能耗低，絮凝出水效果穩(wěn)定，成本低廉。其中，含硅酸鹽類的天然材料主要為水玻璃，同時(shí)在復(fù)配中加入一定比例的天然殼聚糖為輔助成分，并加入酸性物質(zhì)進(jìn)行酸堿調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)本復(fù)配絮凝劑處理后的給水原水中濁度去除率可高達(dá)90％以上。此方法對(duì)工業(yè)中其他給水原水及廢水也具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C02F1/54GK102491474SQ20111040759
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者鄭春明 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)