本發(fā)明涉及一種混凝劑，具體涉及一種無甲醛的陽離子混凝劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于環(huán)境治理的污水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：混凝劑是利用其聚合性質(zhì)，使其難于分離的一些顆粒脫穩(wěn)、集中。現(xiàn)有混凝劑大多數(shù)采用氨基樹脂類，其包含由多胺類物質(zhì)如三聚氰胺，與甲醛反應(yīng)獲得的。由于未反應(yīng)的前體或熱固性低聚物的緩慢分析，因此所述混凝劑基本上是基于甲醛的，經(jīng)常含有殘留量的游離甲醛。這些甲醛對人體危害很大，其在合成過程對生產(chǎn)要求極為嚴(yán)格。此外，這些混凝劑的處理效果不理想，這制約著無醛混凝劑劑的工業(yè)化進程。因此工業(yè)需要具有與甲醛基混凝劑相似性能的、穩(wěn)定性和最佳性能的無甲醛混凝劑。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一目的在于提供一種無甲醛的陽離子混凝劑，該混凝劑具有陽離子度高、分子量大、儲存期長和無甲醛的特點，并且具有更好的穩(wěn)定性。本發(fā)明的第二個目的是為了提供一種無甲醛的陽離子混凝劑的制備方法。本發(fā)明的第三個目的是為了提供一種無甲醛的陽離子混凝劑的應(yīng)用。實現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：一種無甲醛的陽離子混凝劑，其特征在于，包括由多胺組分、戊二醛和水組成的混合物，首先向混合物添加堿性物至堿性pH值條件、進行加成反應(yīng)，然后向混合物添加酸性物至酸性pH值條件、進行縮聚反應(yīng)，得到無甲醛的陽離子混凝劑。作為優(yōu)選，所述混合物包括按重量份計的如下組分：多胺組分80-140份，戊二醛140-210份、水400-900份。作為優(yōu)選，所述多胺組分為三聚氰胺。作為優(yōu)選，所述多胺組分為三聚氰胺與尿素的混合物，述三聚氰胺與尿素的重量比為9:14-2:1。作為優(yōu)選，所述堿性物為氫氧化鈉水溶液或石灰水。作為優(yōu)選，所述堿性物為濃度為5％的氫氧化鈉水溶液或濃度為10％的石灰水。作為優(yōu)選，所述酸性物為磷酸二氫鈉、醋酸、硫酸、檸檬酸或鹽酸。作為優(yōu)選，所述無甲醛的陽離子混凝劑的陽離子度為20-26％。實現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：一種無甲醛的陽離子混凝劑的制備方法，其特征在于，依次按如下步驟進行:1)計量混配：將配方量的多胺組分、戊二醛攪拌溶解于配方量的水中，攪拌均勻得到混合物；2)加成反應(yīng)：用堿性物調(diào)節(jié)混合物的pH值至8-10，在60℃下，加熱混合物10-30分鐘；3)縮聚反應(yīng)：用酸性物調(diào)節(jié)混合物的pH值至4-5，在80℃下，加熱混合物4小時，即得到無甲醛的陽離子混凝劑。該無甲醛的陽離子混凝劑，是一種陽離子聚合物且為混合物，其特征在于該聚合物具有如式1、式2和式3所示結(jié)構(gòu)：其中，該陽離子聚合物的結(jié)構(gòu)式以式1結(jié)構(gòu)為主，n＝100-200000。優(yōu)選的，n＝7000-50000，此時無甲醛的陽離子混凝劑的陽離子度為20-26％；分子量大，儲存期長且超過1年。由于多胺組分與戊二醛一開始在酸性條件下反應(yīng)的話，會立即生成不溶性沉淀，因此所述無甲醛的陽離子混凝劑主要通過兩步法得到的。在第一步中，在水介質(zhì)堿性pH下將多胺組分與戊二醛反應(yīng)。然后在第二步中，向反應(yīng)介質(zhì)中添加酸性物作為催化劑，從而在酸性pH條件下反應(yīng)。加成反應(yīng)中，pH為8-10，這是由于反應(yīng)預(yù)聚物在pH8-10時才能穩(wěn)定存在，且反應(yīng)體系pH大于10，反應(yīng)過于迅速，會導(dǎo)致多羥基化結(jié)晶很快析出，進而不能進行下一步的縮聚反應(yīng)，因此需要在pH8-10下生成穩(wěn)定的初期聚合物?？s聚反應(yīng)，pH為4-5，這是由于體系pH值多低時，縮聚反應(yīng)快于醚化反應(yīng)，會導(dǎo)致聚合物分子質(zhì)量過大，粘度增大，不溶于水；體系pH值過高，醚化反應(yīng)快于縮聚反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)不完全。因此，體系pH保持在4-5。酸性物作為縮聚反應(yīng)的催化劑或引發(fā)劑。實現(xiàn)本發(fā)明的第三個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：本發(fā)明的第一個目的所述無甲醛的陽離子混凝劑的應(yīng)用：將它用于處理機加工廢水、焦化廢水、印染廢水或化工廢水。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明使用戊二醛替代甲醛的亞甲基部分，與多胺組分(通常三聚氰胺)反應(yīng)獲得的氨基樹脂類混凝劑，從而得到一種無甲醛的陽離子混凝劑，該混凝劑具有陽離子度高、分子量大、儲存期長和無甲醛的特點，并且與類似構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)無甲醛的混凝劑相比，具有更好的穩(wěn)定性，能夠替代傳統(tǒng)二甲基二烯丙基氯化銨、三聚氰胺-甲醛、雙氰胺-甲醛縮聚物等密胺樹脂類混凝劑，在降低投加量、無游離甲醛的同時，實現(xiàn)良好的混凝沉降效果。本發(fā)明所述的無甲醛的陽離子混凝劑的陽離子度為20-26％；分子量大，儲存期長且超過1年。具體實施方式下面，結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：實施例1：一種無甲醛的陽離子混凝劑的制備方法，依次按如下步驟進行:1)計量混配：在反應(yīng)釜中加入400重量份的水，將70重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、35重量份的尿素、180重量份的戊二醛溶解于水中，攪拌均勻得到混合物；2)加成反應(yīng)：用5％氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)混合物的pH值至8.5，在60℃下，加熱混合物20分鐘；3)縮聚反應(yīng)：用鹽酸調(diào)節(jié)混合物的pH值至4.5，在80℃下，加熱混合物4小時，即得到無甲醛的陽離子混凝劑。本實施例制備的無甲醛的陽離子混凝劑的固含量為51％，陽離子度23％，其有效儲存期大于1年。實施例2：一種無甲醛的陽離子混凝劑的制備方法，依次按如下步驟進行:1)計量混配：在反應(yīng)釜中加入600重量份的水，將54重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、84重量份的尿素、140重量份的戊二醛溶解于水中，攪拌均勻得到混合物；2)加成反應(yīng)：用10％石灰水調(diào)節(jié)混合物的pH值至9，在60℃下，加熱混合物30分鐘；3)縮聚反應(yīng)：用磷酸二氫鈉調(diào)節(jié)混合物的pH值至4.5，在80℃下，加熱混合物4小時，即得到無甲醛的陽離子混凝劑。本實施例制備的無甲醛的陽離子混凝劑的固含量為49％，陽離子度21％，其有效儲存期大于1年。實施例3：一種無甲醛的陽離子混凝劑的制備方法，依次按如下步驟進行:1)計量混配：在反應(yīng)釜中加入400重量份的水，將80重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、50重量份的尿素、210重量份的戊二醛溶解于水中，攪拌均勻得到混合物；2)加成反應(yīng)：用10％石灰水調(diào)節(jié)混合物的pH值至9，在60℃下，加熱混合物20分鐘，得到白色懸浮液，其變得越來越粘稠，pH值降至7.15；3)縮聚反應(yīng)：用硫酸調(diào)節(jié)混合物的pH值至4.5，在80℃下，加熱混合物4小時，即得到無甲醛的陽離子混凝劑。本實施例制備的無甲醛的陽離子混凝劑的固含量為51％，陽離子度26％，其有效儲存期大于1年。實施例4：一種無甲醛的陽離子混凝劑的制備方法，依次按如下步驟進行:1)計量混配：在反應(yīng)釜中加入900重量份的水，將80重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、140重量份的戊二醛溶解于水中，攪拌均勻得到混合物；2)加成反應(yīng)：用5％氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)混合物的pH值至9，在60℃下，加熱混合物10分鐘，得到白色懸浮液，其變得越來越粘稠；3)縮聚反應(yīng)：用醋酸調(diào)節(jié)混合物的pH值至4.5，在80℃下，加熱混合物4小時，即得到無甲醛的陽離子混凝劑。本實施例制備的無甲醛的陽離子混凝劑的固含量為39％，陽離子度21％，其有效儲存期大于1年。實施例5：一種無甲醛的陽離子混凝劑的制備方法，依次按如下步驟進行:1)計量混配：在反應(yīng)釜中加入800重量份的水，將60重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、65重量份尿素、150重量份戊二醛溶解于水中，攪拌均勻得到混合物；2)加成反應(yīng)：用5％氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)混合物的pH值至9，在60℃下，加熱混合物30分鐘，得到白色懸浮液，其變得越來越粘稠；3)縮聚反應(yīng)：用鹽酸調(diào)節(jié)混合物的pH值至4.5，在80℃下，加熱混合物4小時，即得到無甲醛的陽離子混凝劑。本實施例制備的無甲醛的陽離子混凝劑的固含量為42％，陽離子度25％，其有效儲存期大于1年。應(yīng)用例1：用于處理機加工廢水。參照表1，機加工廢水的指標(biāo)為：COD＝48621ppm，藥劑投加量單位為ppm。表1本發(fā)明產(chǎn)品及對照品對機加工廢水進行處理的數(shù)據(jù)名稱投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降時間/minPDMDAAC10004862135689<5實施例1800486213350<1實施例2800486214397<1實施例3800486211281<1實施例4800486212899<1實施例5800486211660<1應(yīng)用案例2：用于處理焦化廢水。參照表2，焦化廢水的指標(biāo)為：COD＝6355ppm，藥劑投加量單位為ppm。表2本發(fā)明產(chǎn)品及對照品對焦化廢水進行處理的數(shù)據(jù)名稱投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降時間/minPDMDAAC100063555934<5實施例180063552350<1實施例280063552889<1實施例38006355923<1實施例480063551499<1實施例580063551234<1應(yīng)用案例3：作為混凝劑，用于處理印染廢水。參照表3，印染廢水的指標(biāo)為：COD＝2149ppm，藥劑投加量單位為ppm。表3本發(fā)明產(chǎn)品及對照品對印染廢水進行處理的數(shù)據(jù)名稱投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降時間/minPDMDAAC100021491834<5實施例180021491163<1實施例280021491389<1實施例38002149523<1實施例48002149901<1實施例58002149867<1應(yīng)用案例4：用于處理化工廢水。參照表4，化工廢水的指標(biāo)為：COD＝15632ppm，藥劑投加量單位為ppm。表4本發(fā)明產(chǎn)品及對照品對印染廢水進行處理的數(shù)據(jù)名稱投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降時間/minPDMDAAC10001563210834<5實施例1800156323656<1實施例2800156322389<1實施例3800156321023<1實施例4800156321357<1實施例580015632964<1對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3