復(fù)合高分子絮凝劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合高分子絮凝劑及其制備方法。該制備方法包括以下的步驟：a、將硅酸鈉溶液加入到鹽酸中，混勻，調(diào)節(jié)pH值，靜置熟化，得聚合硅酸溶液；b、將添加劑水溶液加入到聚合硅酸溶液中，混勻，調(diào)節(jié)pH值，靜置熟化，即得聚鋁硅絮凝劑；c、將鏈接劑加入到聚鋁硅絮凝劑中，調(diào)節(jié)pH，得到改性聚鋁硅絮凝劑；d、將聚丙烯酰胺溶于水，攪拌均勻，配制成聚丙烯酰胺溶液；e、將改性聚鋁硅絮凝劑緩慢滴加到聚丙烯酰胺溶液中，充分反應(yīng)即可。本發(fā)明復(fù)合高分子絮凝劑應(yīng)用安全可靠，對(duì)設(shè)備和管道不腐蝕，不結(jié)垢，本身毒性小?？捎糜谏睢㈦缰?、屠宰、造紙、印染、洗煤、制革、含油廢水等的處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
復(fù)合高分子絮凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合高分子絮凝劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水處理工藝物化反應(yīng)段中，絮凝沉淀是應(yīng)用最普遍的工藝環(huán)節(jié)之一，而絮凝處 理效果好壞則取決于絮凝劑的品質(zhì)。目前在國(guó)內(nèi)外給水及廢水絮凝處理中，鋁鹽是技術(shù)最 成熟、應(yīng)用最廣泛的無(wú)機(jī)絮凝劑，然而在使用過(guò)程中鋁經(jīng)各種渠道進(jìn)入人體后，通過(guò)蓄積和 參與許多生物化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致人體出現(xiàn)諸如鋁性腦病等鋁中毒病癥。因此，對(duì)鋁鹽系列絮凝 劑的研制和應(yīng)用提出了更高的要求，需要在新的制備工藝及配方下研制開(kāi)發(fā)出高效、能減 少鋁投加量的復(fù)合鋁鹽、低殘留鋁含量的新型高分子絮凝劑。硫酸亞鐵等鐵鹽絮凝劑使用 也存在限制，存在鐵鹽腐蝕性較強(qiáng)和造成地表水體出水逐漸變紅色的問(wèn)題。
[0003] 無(wú)機(jī)絮凝劑FeS〇4、AlCl3和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑具有較強(qiáng)的電荷中和能力，作用快， 毒性低，原料來(lái)源廣，使用成本低。有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺等同無(wú)機(jī)絮凝劑相比，具 有用量少、絮凝速度快、受PH值影響小、生成污泥量少，并且容易處理等優(yōu)點(diǎn)。單獨(dú)使用無(wú)機(jī) 絮凝劑存在著吸附電中和能力強(qiáng)，但顆粒物間架橋能力差的特點(diǎn)；單獨(dú)使用有機(jī)絮凝劑時(shí) 存在著顆粒物間架橋能力強(qiáng)，但吸附電中和能力弱的特點(diǎn)。通常情況下，無(wú)機(jī)絮凝劑或無(wú)機(jī) 高分子絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑要分步加入才有較好的協(xié)同效果。在污水處理過(guò)程中在 兩個(gè)或兩個(gè)以上的加藥點(diǎn)分別先后加入單獨(dú)的無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑以取得既有較強(qiáng) 的吸附電中和能力，又有較強(qiáng)的顆粒物間架橋能力的混凝效果。但是其存在著使用步驟和 需要的設(shè)備多的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑單獨(dú)使用存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種復(fù)合 高分子絮凝劑。本發(fā)明利用特殊的工藝將無(wú)機(jī)、有機(jī)絮凝劑共聚制備成一種復(fù)合高分子絮 凝劑，從而充分發(fā)揮了無(wú)機(jī)絮凝劑的電中和及有機(jī)高分子的架橋作用，使其藥效協(xié)同發(fā)揮， 大大提高絮凝效率，減少藥劑投放量，從而大幅度降低廢水處理成本，出水達(dá)國(guó)家排放標(biāo) 準(zhǔn)。
[0005] 本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種復(fù)合高分子絮凝劑的制備方法，包 括以下步驟：
[0006] a、將硅酸鈉溶液和鹽酸按體積比2:1混勻，調(diào)節(jié)混合液pH值為6~8,靜置熟化4~ 6h，生成聚合硅酸溶液；
[0007] b、將添加劑溶液和聚合硅酸溶液按體積比1:1.0~2.0混勻，調(diào)節(jié)pH值為7~8,靜 置熟化2.5~3.5h，得到聚鋁硅絮凝劑;所述添加劑溶液為AlCl 3、Al2(S〇4)3、FeCl3、FeS〇4、 MgSO4中的任意一種含鋁化合物與任意一種不含鋁化合物組合的水溶液；
[0008] c、將聚乙烯吡咯烷酮加入聚鋁硅絮凝劑中，調(diào)節(jié)pH值為6~7,得到改性聚鋁硅絮 凝劑；
[0009] d、將聚丙烯酰胺溶于水，攪拌均勻，配制成聚丙烯酰胺溶液；
[0010] e、按體積比1:1.0~1.5將改性聚鋁硅絮凝劑滴入聚丙烯酰胺水溶液中，攪拌充 分，常溫反應(yīng)2.0~4. Oh，制備得到復(fù)合高分子絮凝劑。
[0011]優(yōu)選的，上述制備方法步驟a中，所述硅酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15%。
[0012] 進(jìn)一步的，上述制備方法步驟a中，所述硅酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
[0013] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟a中，所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
[0014] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述添加劑溶液中含鋁化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15%，不含鋁化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
[0015] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟C中，每1000 ml聚鋁硅絮凝劑中加入IOg聚乙烯吡咯烷 酮。
[0016] 優(yōu)選的，上述制備方法步驟d中，所述聚丙烯酰胺溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
[0017] 本發(fā)明還提供了由上述制備方法制備得到的復(fù)合高分子絮凝劑。
[0018] 本發(fā)明復(fù)合高分子絮凝劑應(yīng)用安全可靠，對(duì)設(shè)備和管道不腐蝕，不結(jié)垢，本身毒性 小?？捎糜谏?、腌制、屠宰、造紙、印染、洗煤、制革、含油廢水等的處理。
【具體實(shí)施方式】
[0019] -種復(fù)合高分子絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：
[0020] a、將硅酸鈉水溶液與鹽酸按體積比2:1混勻，調(diào)節(jié)混合液pH值為6~8，常溫靜置熟 化4~6h，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸鈉水溶液的質(zhì)量濃度為5~15 % ;優(yōu)選為 10% ;所述的鹽酸質(zhì)量濃度為5% ;
[0021 ] b、將添加劑水溶液（即B液)與A液按體積比1: 1.0~2.0混勻，調(diào)節(jié)pH值為7~8，靜 置熟化2.5~3.5h，即得聚鋁硅絮凝劑，即C劑;所述添加劑水溶液為AlCl3、Al2(S〇4) 3、FeCl3、 FeS〇4、MgS〇4中的任意一種含鋁化合物與任意一種不含鋁化合物兩種物質(zhì)組合的水溶液，并 且含鋁化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，另一種不含鋁化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ;
[0022] c、將鏈接劑聚乙烯吡咯烷酮加入到C劑中，調(diào)節(jié)pH值為6~7,得到改性聚鋁硅絮凝 劑，即D劑;其中，聚乙烯吡咯烷酮的加入量為每1000 ml聚鋁硅絮凝劑中加入IOg聚乙烯吡咯 燒酬；
[0023] d、將聚丙烯酰胺溶于水，攪拌均勻，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚丙烯酰胺溶液，BPE 液；
[0024] e、按體積比1: 1.0~1.5將D劑緩慢滴加至IjE液中，攪拌充分，常溫反應(yīng)2.0~4. Oh， 制備得到復(fù)合高分子絮凝劑。
[0025] 上述方法步驟a、b、c中，調(diào)節(jié)pH值前，當(dāng)pH值大于所需范圍時(shí)加入常規(guī)酸調(diào)整至所 需范圍；當(dāng)pH值小于所需范圍時(shí)加入常規(guī)堿調(diào)整至所需范圍。
[0026] 本發(fā)明還提供了由上述制備方法制備得到的復(fù)合高分子絮凝劑。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] (1)將硅酸鈉水溶液與鹽酸按體積比2:1混勻，調(diào)節(jié)混合液pH值為6，常溫靜置熟化 5小時(shí)，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸鈉水溶液的質(zhì)量濃度為5%;所述的鹽酸質(zhì)量 濃度為5 %;
[0029] (2)將添加劑水溶液(即B液)加入至IjA液中（B液:A液體積比=1:2)，攪拌均勻，調(diào)節(jié) pH值為7,靜置熟化3小時(shí)，得聚鋁硅絮凝劑(C劑）；其中，B液為AlCl3、FeCl3兩種物質(zhì)組成的 混合水溶液，AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% ,FeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ;
[0030] (3)將鏈接劑聚乙烯吡咯烷酮加入到C劑(按10克聚乙烯吡咯烷酮加入到1000 ml聚 鋁硅絮凝劑C劑比例進(jìn)行）中，調(diào)節(jié)pH值為6,得到改性聚鋁硅絮凝劑(D劑）；
[0031] (4)將聚丙烯酰胺溶于水，攪拌均勻，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚丙烯酰胺溶液，BP E液；
[0032] (5)將D劑緩慢滴加到E液(D:E體積比=1:1.5)中，常溫下充分反應(yīng)3小時(shí)，制備得 到復(fù)合高分子絮凝劑。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] (1)將硅酸鈉水溶液與鹽酸按體積比2:1混勻，調(diào)節(jié)混合液pH值為8，常溫靜置熟化 5小時(shí)，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸鈉水溶液的質(zhì)量濃度為15%;所述的鹽酸質(zhì) 量濃度為5 %;
[0035] (2)將B液加入至IjA液中（B液:A液體積比=1:1.5)，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為8，靜置熟 化3小時(shí)，得聚鋁硅絮凝劑（C劑）；其中，B液由AIC13、M g S 0 4兩種物質(zhì)組成的混合水溶液， AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，MgS〇4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ;
[0036] (3)將鏈接劑聚乙烯吡咯烷酮加入到C劑(按10克聚乙烯吡咯烷酮加入到1000 ml聚 鋁硅絮凝劑C劑比例進(jìn)行）中，調(diào)節(jié)pH值為7,得到改性聚鋁硅絮凝劑(D劑）；
[0037] (4)將聚丙烯酰胺溶于水，攪拌均勻，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚丙烯酰胺溶液，BP E液；
[0038] (5)將D劑緩慢滴加到E液(D:E體積比=1:1.3)中，常溫下充分反應(yīng)3小時(shí)，制備得 到復(fù)合高分子絮凝劑。
[0039] 實(shí)施例3
[0040] (1)將硅酸鈉水溶液與鹽酸按體積比2:1混勻，調(diào)節(jié)混合液pH值為7，常溫靜置熟化 5小時(shí)，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸鈉水溶液的質(zhì)量濃度為10%;所述的鹽酸質(zhì) 量濃度為5 %;
[0041 ] (2)將B液加入至IjA液中（B液:A液體積比=1:1 )，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為7.5，靜置熟 化3小時(shí)，得聚鋁硅絮凝劑（C劑）；其中，B液由AlCl3、FeS04兩種物質(zhì)組成的混合水溶液， AlCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，F(xiàn)eS〇4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ;
[0042] (3)將鏈接劑聚乙烯吡咯烷酮加入到C劑(按10克聚乙烯吡咯烷酮加入到1000 ml聚 鋁硅絮凝劑C劑比例進(jìn)行）中，調(diào)節(jié)pH值為6.5，得到改性聚鋁硅絮凝劑(D劑）；
[0043] (4)將聚丙烯酰胺溶于水，攪拌均勻，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的聚丙烯酰胺溶液，BP E液；
[0044] (5)將D劑緩慢滴加到E液(D: E體積比=1: 1.0)中，常溫下充分反應(yīng)3小時(shí)，制備得 到復(fù)合高分子絮凝劑。
[0045] 將本發(fā)明復(fù)合高分子絮凝劑與市售的聚合氯化鋁、聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺、硫酸 鋁、聚合硫酸鐵進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，并對(duì)好氧后鴨子屠宰廢水的處理試驗(yàn)。對(duì)1000 mL耗氧后鴨子 屠宰廢水中添加2~10mg。絮凝劑使用方法為:將各絮凝劑加水溶解或稀釋后再投加。其中， 聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺的加入方式為先加聚合氯化鋁溶液、再加聚丙烯酰胺溶液。試驗(yàn)結(jié) 果如下表1:
[0046]表1
[0049] 注:藥劑加入量均為5mg。原水觀察:渾濁有大量懸浮物和油存在。
[0050] 從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用復(fù)合高分子絮凝劑用于處理耗氧后鴨子屠宰廢水 的效果均優(yōu)于對(duì)比絮凝劑的處理效果，采用實(shí)施例3所述的復(fù)合高分子絮凝劑用于處理耗 氧后鴨子屠宰廢水的效果最優(yōu)。
[0051] 本復(fù)合高分子絮凝劑合成前端工藝含有無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的合成，后端工藝通過(guò) 鏈接劑將有機(jī)高分子絮凝劑和前端合成的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑復(fù)合反應(yīng)，生成復(fù)合高分子絮 凝劑。
[0052] 本方法通過(guò)將聚鋁硅用鏈接劑進(jìn)行改性，根據(jù)鏈接劑的化學(xué)健理論，鏈接劑可以 改善有機(jī)高聚合物和無(wú)機(jī)高聚合物的相容性進(jìn)而使二者很好地復(fù)合反應(yīng)合成，形成較均一 的分散體系而改善相關(guān)性能，形成了有效的協(xié)同絮凝體系而提高了絮凝性能，大大加快絮 凝反應(yīng)速度，提高了對(duì)水體中懸浮粒子的吸附與架橋功能，對(duì)水中的雜質(zhì)有很高的吸附聚 集作用，在水中能快速形成大的絮凝體。
[0053] 本絮凝劑應(yīng)用安全可靠，對(duì)設(shè)備和管道不腐蝕，不結(jié)垢，本身毒性小?？捎糜谏?、 腌制、屠宰、造紙、印染、洗煤、制革、含油廢水等的處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)合高分子絮凝劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟： a、 將硅酸鈉溶液和鹽酸按體積比2:1混勻，調(diào)節(jié)混合液pH值為6~8，靜置熟化4~6h，生 成聚合硅酸溶液； b、 將添加劑溶液和聚合硅酸溶液按體積比1:1.0~2.0混勻，調(diào)節(jié)pH值為7~8,靜置熟 化2.5~3.5h，得到聚鋁硅絮凝劑;所述添加劑溶液為AlCl 3、Al2(S〇4)3、FeCl3、FeS〇4、MgS〇4 中的任意一種含鋁化合物與任意一種不含鋁化合物組合的水溶液； c、 將聚乙烯吡咯烷酮加入聚鋁硅絮凝劑中，調(diào)節(jié)pH值為6~7,得到改性聚鋁硅絮凝劑； d、 將聚丙烯酰胺溶于水，攪拌均勻，配制成聚丙烯酰胺溶液； e、 按體積比1:1.0~1.5將改性聚鋁硅絮凝劑滴入聚丙烯酰胺水溶液中，攪拌充分，常 溫反應(yīng)2.0~4. Oh，制備得到復(fù)合高分子絮凝劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述硅酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為5~15%〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述硅酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為 10% 〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟b中，所述添加劑溶液中含鋁化合 物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，不含鋁化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟c中，每1000ml聚鋁硅絮凝劑中加 入l〇g聚乙烯吡咯烷酮。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟d中，所述聚丙烯酰胺溶液的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為5 %。8. 由權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的復(fù)合高分子絮凝劑。
【文檔編號(hào)】C02F1/52GK106006904SQ201610513370
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】何建, 郭欣, 丁瑤
【申請(qǐng)人】成都市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院