CN101323473A

CN101323473A - 聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法

Info

Publication number: CN101323473A
Application number: CNA2007100243624A
Authority: CN
Inventors: 张跃军; 赵晓蕾; 李潇潇
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-12-17

Abstract

本发明公开了一种聚合氯化铝－聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法。该复合混凝剂的制备是将聚合氯化铝PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到PAC溶液；在常温下搅拌该PAC溶液，加入PDMDAAC胶体；在常温下搅拌混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的聚合氯化铝－聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂。其应用方法是将该复合混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于原水和废水、污水的混凝处理以及污、淤泥脱水处理过程。本发明选用成分结构、含量范围明确，保证制得复合混凝剂产物性能及其稳定性，且工业生产上原料极易得；该复合混凝剂在水处理过程中，各种功能可调，适用性强，降低成本，强化混凝效果，明显提高出水水质。

Description

聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法

一技术领域

本发明涉及一种水溶性无机高分子与有机阳离子高分子聚合物的复合物制备技术，特别是一种聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法。

二背景技术

聚合氯化铝(Poly Aluminum Chloride，PAC)是一种应用广泛的无机高分子水处理剂，其结构示性式如下：

Al_n(OH)_mCl_(3n-m) (式1)

其中，0＜m＜3n。

作为水处理剂，聚合氯化铝的优点在于比传统的低分子铝盐，如：硫酸铝、氯化铝等，相对分子质量大，更有效的架桥吸附能力，而且比有机高分子混凝剂的价格低。但是，因受其分子结构和聚合度的限制，在电中和、凝聚架桥和絮凝作用方面，仍处在传统铝盐与有机高分子之间，且其稳定性易受环境影响。因此，在实际应用中，存在着投加药剂量大，产生的沉淀污泥松散、颗粒细、体积大等缺点。

聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)是一种水溶性阳离子聚合物，其正电荷密度高，水溶性好，相对分子质量易于控制，高效无毒。因此，被广泛应用于石油、造纸、采矿、纺织、印染、日用化工多个领域。其分子结构式如下：

(式2)

式中，n＞2。

作为水处理药剂，聚二甲基二烯丙基氯化铵的优点在于它较无机高分子混凝剂，如聚合氯化铝，相对分子质量高而且可调，产物稳定性好，受环境条件影响小，对水中胶体物质的吸附架桥能力强，絮凝效果好。但是，单独用作水处理剂时，存在药剂价格高导致的水处理成本高和最佳投药量范围窄的不足。因此，通过无机和有机高分子的水处理剂的复合使用来强化水处理效果，拓宽药剂的使用范围，降低使用成本，提高处理后水质的研究工作早就引起了国内外研究者重视。通常他们采用市售商品的无机混凝剂与含二甲基二烯丙基氯化铵单元的聚合物在使用前配成一定比例的混合物后加入到待处理水中，或处理时按一定比例同时加入到待处理的水中使用。

例如：文献1(Denis E.Hassick，Jeseph P.Miknerich，Flocculation of Suspended SolidFrom Aqueous Solutions.US 4,800,039，1989-1-24)，用水合氯化铝(AluminumChlorohydrate，ACH)与水溶性二烷基二烯丙基铵盐聚合物(Dialkyl diallyl ammoniumpolymers)制备复合物，用于处理低浊度原水，并指出：水合氯化铝ACH与聚合物聚二甲基二烯丙基氯化铵(Poly-dimethyldiallyl ammonium chloride，Poly-DMDAAC)的重量比以其所含活性组份计为5∶1，较好的为10∶1～100∶1时对低浊度水处理效果优于单独使用ACH或Poly-DMDAAC的效果。其中，所用ACH的二种产品分别购自Reheis和Cortlic公司，活性份为50％的聚合物购自Calgon公司，按形态分为干粉和液体，其活性份分别为100％(干粉)，20％或30％(液体)，相对分子质量分别为20万(干粉)，0.4～3万(液体，低相对分子质量)，50～150万(中相对分子质量)和100～200万(高相对分子质量)。各种比例的复合物用于处理低浊度原水，均得到比单独使用ACH好的脱浊效果。

文献2(Massaki Hosina，Hedeo Tsugana，Minoru，Okada，et al.Treatment ofalgae-containing water with polyaluminum chloride and poly-dimethyldiallyl ammoniumchloride.JP 06,182,356 A，1994-6-25)，采用硫酸根离子SO₄ ^2-含量为1％～5％，碱度为35％～65％的聚合氯化铝(Poly Aluminum Chloride，PAC)和特征黏度为1.3dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化铵的混合物对含藻水进行处理。结果表明：两种药剂同时加入被处理水中的方法得到的处理效果比任一种药剂单独加或者任一药剂先加再加第二种药剂方法得到的处理效果要好。这种处理含藻水的脱浊处理方法降低了无机药剂PAC的用量，产生较少的淤泥，但对不含藻水无明显效果。

文献3(Richard Alan Hasse.Charification of water and wastewater.US 6,120,690，2000-9-19)，采用铝盐或铝盐聚合物与高相对分子质量的季化聚合物在水中或废水中混合形成凝聚悬浮物，产生固液分离来净化水，达到脱浊、脱色和除藻效果。其中铝盐包括硫酸铝(AS)和氯化铝(AC)，铝盐聚合物为聚合碱式氯化铝(PAHC)、聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸硅铝(PASS)，铝盐含量以有效份计。聚季盐化物为具有高低两种相对分子质量的季铵盐聚合物二烯丙基二甲基氯化铵(quaternized polymers such asdiallyl dimethyl ammonium chloride DMDAAC)。其中高相对分子质量范围为100万～300万(产品20％含量时的黏度为1000cps)，低相对分子质量范围为5万～100万。这种混合物的使用方法为在将其加入水或废水中前按比例混合后加入或直接在水或废水中按比例混合，来除去水和废水中的悬浮物颗粒。该混合物适用于碱度小于30mg/L或者浊度大于150NTU的原水，与传统的低分子铝盐或者铝盐聚合物单独使用时，或者铝盐及铝盐聚合物与低相对分子量的季铵盐聚合物二甲基二烯丙基氯化铵混合物的使用时的情况相比可以达到减少铝盐用量和提高脱浊和脱色效果的目的。

国内的研究者也进行了相似的工作，用无机盐/有机高分子聚合物的复合物处理各种原水和废污水。例如，文献4(胡勇有，谢磊.聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂及其制造方法与应用.CN 1,205,133C，2005-6-8)采用先将聚合氯化铝固体PAC溶解形成质量分数为0.1％～20％溶液或直接采用该质量分数PAC溶液，在搅拌及加热条件下在PAC溶液中加入二甲基二烯丙基氯化物与丙烯酰胺的共聚物溶液。所述共聚物溶液的质量分数为0.1％～40％。所述搅拌转速为100～1000r/m，所述加热的条件为控制温度在30～100℃。熟化反应直至获得稳定的均相溶液。其中，PAC固体中Al₂O₃质量分数为5％～30％，盐基度为45％～85％；或者PAC溶液Al₂O₃质量分数为1％～20％。盐基度45％～85％。该复合混凝剂直接应用工业废水及生活污水的混凝处理。使脱浊率或COD去除率比单用PAC有明显的提高。

文献5(高宝玉，王燕，岳钦艳.聚合铝二甲基二烯丙基氯化铵均聚物无机有机复合絮凝剂及其制备工艺，CN 1,594,128A，2005-3-16)采用以Al₂O₃·6H₂O(水合氯化铝ACH)为原料，按质量比68～73∶100溶于蒸馏水中，加NaCO₃调节碱化度30％～55％，常温下反应并加蒸馏水搅拌得无色透明的液体。然后在40℃～60℃蒸发至结晶析出，得铝含量以Al₂O₃质量分数计为10％～11％的聚合铝(PAC)。另以二甲基二烯丙基氯化铵为原料，加蒸馏水稀释至质量分数为55％～57％，通N₂20～40分钟，加入2％～4％质量分数的引发剂过硫酸钾或过硫酸铵，40℃～50℃恒温聚合4～6小时得二甲基二烯丙基氯化铵(原文如此)。为特征浓度1.0～1.1mL·g^-1，固含量39％～41％的PDMDAAC。以质量比为19∶1～9∶1将上述聚合铝和二甲基二烯丙基氯化铵，在30℃～50℃反应50～70分钟，获得聚合铝二甲基二烯丙基氯化铵均聚物无机有机复合絮凝剂。其含有Al₂O₃的质量分数为9.2％～11.6％，含有固含量为39％～41％的聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量分数为5.0％～11.0％，复合絮凝剂相对密度(20℃)1.1～1.2，碱化度30％～55％，pH为3.1～3.5。该复合絮凝剂应用黄河高浊水、水库水、印染废水、含油废水进行脱浊、脱色和脱除COD_Cr得到比单独使用聚合铝或PDMDAAC更好的效果。

文献6(王桂荣，张杰.聚二甲基二烯丙基氯化铵在给水除藻中的作用，工业用水与废水，2005，36(5)：27～29)，文献7(王桂荣，张杰.强化混凝处理低温低浊水的研究.工业用水与废水，2004，35(5)：20～22)和文献8(姚萱.HCA-1阳离子净水剂处理巢湖高藻水，水处理技术，2002，28(2)：120～121)，采用二甲基二烯丙基氯化铵的聚合物(简称HCA，固含量40％，相对分子质量10万左右，阳离子度大于90％，残余单体3.9％)与聚合氯化铝同时混合投加或者先加聚合氯化铝再加HCA的方式处理含藻水和低温低浊水，得到同时混合投加和先加聚合铝再加HCA的脱浊除藻效果均优于单独加聚合铝或者HCA时的效果的结果。

由上述可知：无论是早期还是近期的研究工作，均注意到采用无机盐与有机高分子聚合物混合使用来强化对原水和废水的处理效果，提高药剂对原水或废水脱浊、脱色、除藻能力和COD_Cr去除能力，在原水处理中还特别注意到可以降低无机盐特别是铝盐的使用量，提高水质，增加除藻能力以减少氯气加入量，用以减少有害物的生成量。然而，至今为止的各种无机铝盐混凝剂与有机高分子聚合物的混合或复合混凝剂制备和使用存在以下主要缺点：

(1)主要原料无机铝盐的活性成分的组成结构不明确，如文献1、文献3、文献6～8；或者主要原料中其他重要组份如各种金属盐特别是重金属盐有害杂质的组成和含量不明确，如文献1～8。

(2)主要原料有机阳离子高分子的聚合物结构不明确，如文献3、文献6～8，或者结构中含有其他非二甲基二烯丙基氯化铵结构单元，特别是丙烯酰胺单元，作混凝剂使用，不利于饮水安全，如文献4、文献6～8。有机阳离子高分子聚合物的性能参数相对分子质量不明确，如文献4、文献6～8或者相对分子质量(或特征黏度)等受商品规格限制，所包括的含量和规格有限，相对分子质量分布宽，最高具体值不明确，如文献1、文献3，或者相对分子质量值(特征黏度值)确定但较低，如：文献2、文献5、文献6～8。因而限制了其与无机盐的混合或复合物作混凝剂使用时的适用广泛性和处理有效性。

(3)无机盐有机阳离子高分子复合混凝剂，在使用前后才进行混合投加，包括混合后立即投加，同时投加和分先后投入等，没有明确提出先制成稳定的复合混凝剂再使用，如文献2、文献3、文献6～8；或者是指出制备复合混凝剂，但所用的制备方法不明确，如文献1，或者复合物制备方法较为繁琐，如文献4、文献5。

(4)对所处理的对象水体有一定的限制，如文献1的方法，适用于低浊度原水的处理，文献2的方法仅适用于含藻水的处理，文献3方法适用于碱度小于30mg/L，或者浊度大于150NTU的原水，文献4的方法限用于废污水的处理。

由此可见，上述种种缺点造成了现有的各种无机铝盐与有机阳离子高分子聚合物的混合物或复合混凝剂尚不能成为一类组成结构明确、生产工艺简洁、产物存贮性质稳定、使用方便、应用性能优越、适用性广、安全可靠的可用于各种原水，特别是受微污染、高温高浊或低温低浊原水处理和污泥，淤泥脱水过程的复合混凝剂。

三发明内容

本发明的发明目的在于提供一种聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂以及由组成结构明确，杂质含量受控的聚合氯化铝与相对分子质量高或相对分子质量系列可调的、高固含量的聚二甲基二烯丙基氯化铵在常温下直接复合，来制备性质稳定、使用方便的系列化复合混凝剂的方法。该制备方法工艺简洁、实用性强、系列化产物成分明确、性能优越、适用性广，用于处理多种原水可有效降低无机铝盐的投加量和氯气使用量，提高制水厂沉淀池生产能力，使制后水水质更加安全可靠。也可用于多种废、污水处理以及污、淤泥的脱水过程。

本发明的另一个目的还在于提供通过上述方法制备的复合混凝剂的应用方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂，由以下步骤制备而成，即(1)将聚合氯化铝PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到铝盐PAC含量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液；

(2)在常温下搅拌该PAC溶液，加入固含量以质量分数计为40％～75％并具有特征黏度值为0.5～4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化铵PDMDAAC胶体，使混合溶液中PAC的含量以Al₂O₃计与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；

(3)在常温下搅拌混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂。

一种聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚合氯化铝PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到铝盐PAC含量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液；

(2)在常温下搅拌该PAC溶液，加入固含量以质量分数计为40％～75％并具有特征黏度值为0.5～4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化铵PDMDAAC胶体，使混合溶液中PAC量以Al₂O₃计与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；

一种对上述的聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的应用方法，是将聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于原水和废水、污水的混凝处理以及污、淤泥脱水处理过程。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)选用成分结构、含量范围明确，并符合国家标准(水处理剂聚合氯化铝PAC，GB15892-2003)的聚合氯化铝为原料，保证了制得复合混凝剂产物性能及其稳定性，且工业生产上原料极易得。

(2)对于饮用水制备用的聚合氯化铝规定了无机盐PAC和有机高分子PDMDAAC中其他有害物质的最高含量，保证处理后水质的安全可靠性。

(3)应用高相对分子质量(特征黏度值达4.5dL/g以上，10％质量分数的溶液黏度大于1×10⁵cps或mPa·s)或者相对分子质量系列化(特征黏度从0.5～4.7dL/g)的聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚合氯化铝复合，形成特征黏度系列化，无机盐-有机阳离子高分子具有不同质量比的系列化复合混凝剂。该复合混凝剂在水处理过程中，各种功能可调，适用性强，可代替聚合氯化铝起到降低药剂使用成本，强化混凝效果，明显提高出水水质等多重功能。

(4)应用不含其他结构成分的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)，由于其线状分子链上含100％季铵盐结构，水溶性极好，常温下(-5～45℃)，无需加热，其高固含量胶体产物或干粉产物即可与无机盐聚合氯化铝溶液均匀混合，得到体系均匀、性能稳定的复合混凝剂。

(5)复合混凝剂以单一药剂形式，直接按投加量要求(或稀释后)用于各种原水和废污水处理以及污泥、淤泥脱水过程，使用方法极为方便简洁。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

四附图说明

附图是本发明聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的制备方法的流程图。

五具体实施方式

结合附图，本发明聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂，由以下方法制备而成，即(1)将聚合氯化铝PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到铝盐PAC含量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液；

(2)在常温下搅拌该PAC溶液，加入固含量以质量分数计为40％～75％并具有特征黏度值范围为0.5～4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化铵PDMDAAC胶体，使混合溶液中Al₂O₃与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；

上述方法中，①聚合氯化铝PAC的结构如式1所示，其溶液的盐基度为40％～90％，相对质量密度大于等于1.15(20℃)，水不溶物质量分数小于等于0.5％，1％水溶液pH值为3.5～5.0。②常温搅拌温度为-5～45℃。③聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)的结构如式2所示，为五六环和六元环两种结构单元的混合结构。④所用PDMDAAC相对分子质量以特征黏度计为0.5～4.7dL/g(10％质量分数，黏度＞10⁵cps或者mPa·s)。

本发明聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的制备方法的原理要点为：①应用成分结构和含量明确的聚合氯化铝PAC无机盐混凝剂为原料，与结构、含量明确，相对分子质量高且系列化可调(以特征黏度[η]值计)的聚二甲基二烯丙基氯化铵有机阳离子高分子聚合物形成复合物，来制备组成确定，性质稳定的聚合铝PAC-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)系列化复合混凝剂。②通过对复合混凝剂用于制备饮用水时，原料中各种重金属盐量的限制，保证处理后水的水质安全可靠性。③通过应用自制的高相对分子质量(特征黏度[η]≥4.5dL/g，其10％溶液黏度＞10⁵cps或者mPa·s)或相对分子质量系列化([η]＝0.5～4.5dL/g)有机阳离子高分子聚合物使之形成系列化无机盐有机阳离子聚合物不同质量比的复合混凝剂。该复合混凝剂在水处理过程中对水中悬浮颗粒、胶体的电中和，吸附架桥，网捕卷扫的功能强，并且可调，可适用各种水质的原水或废水处理，可明显提高对原水的脱浊、除藻和废水的脱色和去除COD_Cr的功能，可达到在原水处理过程中缩短沉降时间，提高产水能力，减少无机铝盐用量和氯气用量，提高出水水质等多重功效。④通过应用自制的不含其它结构成分的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物PDMDAAC作为有机阳离子高分子成分，其结构稳定、水溶性极好，在常温范围(包括高低温度)内极易与无机盐聚合氯化铝PAC均匀混合，并可提高聚合氯化铝中有效成分的含量及其稳定性，形成稳定复合物，简化生产工艺，便于使用。

本发明的聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的应用是将聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于原水和废水、污水的混凝处理以及污、淤泥脱水处理过程。。当聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂用于饮用水制备时，PAC溶液中，所含其他物质或重金属盐相对于Al₂O₃的质量分数分别为：氨态氮N≤0.01％，砷As≤0.0002％，铅Pb≤0.001％，镉Cd≤0.0002％，汞Hg≤0.00001％，六价铬Cr⁶⁺≤0.0005％；，PDMDAAC中除氯化钠以外各种金属盐总量占聚合物质量分数≤0.0005％。

下面以实施例来进一步说明本发明。

实施例1：结合附图，本发明的聚合氯化铝(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)复合混凝剂及其制备与应用方法为：

第一步，在混合反应釜内置入质量指标符合国际(GB15892-2003)要求的聚合氯化铝(PAC)，其结构示性式为Al_n(OH)_mCl_(3n-m)，其中：0＜m＜2n。加水调配使其成为PAC含量以Al₂O₃质量分数计为10.5％～11.0％的溶液；

第二步，5～25℃常温下搅拌PAC溶液，并向该溶液中加入固含量以质量分数计为(65±5)％，具有特征黏度值范围为0.5～4.7dL/g(30.0±0.1℃，1mol/L NaCl溶液中测定)的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)胶体溶液，使溶液中PAC含量以Al₂O₃计与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；

第三步，5～25℃常温下，搅拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC胶体的溶液完全溶解，得到稳定的聚合氯化铝(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)系列复合混凝剂溶液。复合混凝剂中PAC含量的Al₂O₃计为(10.3±0.2)％。复合混凝剂在自然温度长时间放置后不产生沉淀，不降低其原有作用功能。

第四步，复合混凝剂在使用时可直接按需要剂量投加，或与水以任何比例稀释后投加。复合混凝剂对原水进行混凝处理的效果见表1～3。其中，混凝动力学条件按水厂实际条件进行，混凝后沉淀30min取样测上清余浊。

表1系列复合混凝剂对某冬季太湖原水混凝脱浊处理效果

(沉淀30min，余浊/NTU，水温6～7℃)

注：沉淀池出水要求小于等于2NTU。

表1中数据可见，达到沉淀池出水要求2NTU时复合混凝剂最多可省1.0mg铝盐PAC/L水，在投加铝盐PAC量为2.5mg/L时，余浊可从使用PAC的6.66NTU(不达标)，下降到使用复合混凝剂的1.48NTU(达标)，使用复合混凝剂在投加铝盐PAC量为3.50mg/L时，余浊从使用PAC的1.75NTU(达标)下降到使用复合混凝剂的0.55NTU(远优于达标值)。

表2系列复合混凝剂对某冬季太湖原水混凝处理效果

(沉淀30min，藻去除率/％，水温6～7℃)

由表2中数据可见，余浊达标时对太湖水除藻率可从使用PAC的87.2％上升到使用复合混凝剂的96.8％。进一步增加复合混凝剂的用量，除藻率还可明显增加。

表3系列复合混凝剂对某秋季长江水混凝脱浊处理效果

(沉淀10min或30min，余浊/NTU，水温16～18℃)

注：沉淀池出水需求6～8NTU。

由表3可见，当余浊达标时(＜8NTU)对秋季长江水而言，复合混凝剂比PAC可节省铝盐投加量在15％～35％。当铝盐PAC投加量为1.50mg/L时，复合混凝剂处理后余浊为PAC的1/2左右。

实施例2：结合附图，本发明的聚合氯化铵(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)复合混凝剂及其制备与应用方法为：

第一步，在混合反应釜内置入质量指标符合国标(GB15892-2003)要求的聚合氯化铝(PAC)，其结构示性式为Al_n(OH)_mCl_(3n-m)，其中：0＜m＜2n。加水调配使其成为PAC含量以Al₂O₃质量分数计为(19.5±1)％的溶液。

第二步，-5～15℃常温下搅拌PAC溶液，并向该溶液中加入固含量的质量分数计为(45±5)％，具有特征黏度值范围为0.5～4.7dL/g(30.0±0.1℃，1mol/LNaCl溶液中测定)的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)胶体溶液，使溶液中PAC含量以Al₂O₃计与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；

第三步，-5～15℃常温下，搅拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC胶体的溶液完全溶解，得到稳定的聚合氯化铝(PAC)-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)系列复合混凝剂溶液。复合混凝剂中PAC含量的Al₂O₃计为(19.0±1)％。复合混凝剂在自然温度下长时间放置不产生沉淀，不降低其原有作用功能。

第四步，复合混凝剂在使用时可直接按需要剂量投加，或可与水的任何比例稀释后投加。复合混凝剂对原水进行混凝处理的效果见表4～5。其中，混凝动力学条件按水厂实际条件进行，混凝后沉淀30min取样测上清余浊。

表4系列复合混凝剂对某冬季太湖水混凝脱浊处理效果

(沉淀30min，余浊/NTU，水温6～7℃)

注：沉淀池出水要求≤2NUT。

由表4中数据可知，当出水达到余浊要求时，复合混凝剂可比PAC节省大于0.75mg/L的铝盐PAC量或者当达到3.5mg/L铝盐量PAC投加量时，投加PAC的余浊为2.10NTU，复合混凝剂已达0.64NTU。

表5系列复合混凝剂对某冬季太湖原水混凝除藻处理效果

(沉淀30min，藻去除率/％，水温6～7℃)

由表5中数据可见，当出水余浊达标时，对太湖水除藻率可从PAC的89.2％增加到复合混凝剂的98.1％，进一步增加复合混凝剂的用量，除藻率可进一步增加。

实施例3：结合附图，本发明的聚合氯化铝(PAC)聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)复合混凝剂及其制备与应用方法为：

第一步，在混合反应釜内置入质量指标符合国家(GB15892-2003)要求的聚合氯化铝(PAC)其结构示性式为Al_n(OH)_mCl_(3n-m)，其中：0＜m＜2n。加水调配使其成为PAC分别以Al₂O₃质量分数计为(15.5±0.5)％的溶液。

第二步，15～35℃常温下搅拌PAC溶液，并向溶液中加入固含量的质量分数计为(65±5)％，具有特征黏度值范围为0.5～4.7dL/g(30.0±0.1℃，1mol/LNaCl溶液中测定)的聚二甲基二烯丙基氯化铵胶体溶液，使溶液中PAC含量以Al₂O₃计与PDMDAAC质量比为20.0∶1～2.0∶1；

第三步，15～35℃常温下搅拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的聚合氯化铝(PAC)的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)系列复合混凝剂溶液，复合混凝剂中PAC含量以Al₂O₃计为(15.0±0.5)％。复合混凝剂在自然温度下长时间放置后不产生沉淀，不降低其原有作用功能。

第四步，复合混凝剂在使用时可直接按需要剂量投加，或与水以任何比例稀释后投加。复合混凝剂对原水进行混凝处理的效果见表6～7。其中，混凝动力学条件按水厂实际条件进行，混凝后沉淀30min取样测上清余浊。

表6系列复合混凝剂对某秋季长江水混凝脱浊处理效果

(沉淀10min或30min，余浊/NTU，水温16～18℃)

注：沉淀池出水需求6～8NTU。

由表6中数据可见，当余浊达标时(＜8NTU)，对秋季长江水而言，复合混凝剂比PAC可节省铝盐PAC投加量30％左右，当铝盐PAC增加量为1.5mg/L时，复合混凝剂处理后余浊为PAC处理后的1/2。

表7系列复合混凝剂对春季宁波北渡河水混凝脱浊处理效果

(沉淀30min，余浊/NTU，水温10℃)

注：沉淀池出水需求1.7～2.3NTU。

由表7中数据可见，当余浊达标时(＜2.3NTU)，对北渡河水而言复合混凝剂比PAC可节省铝盐PAC投加量40％左右，当铝盐PAC增加量为8mg/L时，复合混凝剂处理后余浊可达PAC处理后的1/2以下。

Claims

1、一种聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂，其特征在于由以下步骤制备而成，即(1)将聚合氯化铝PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到铝盐PAC含量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液；

2、一种聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的制备方法，包括以下步骤：

3、根据权利要求2所述的聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的制备方法，其特征在于：聚合氯化铝PAC溶液的盐基度为40％～90％，相对质量密度大于等于1.15，水不溶物质量分数小于等于0.5％，1％水溶液pH值为3.5～5.0。

4、根据权利要求2所述的聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的制备方法，其特征在于：常温搅拌的温度为-5～45℃。

5、一种对权利要求1所述的聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的应用方法，其特征在于：聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于原水和废水、污水的混凝处理以及污、淤泥脱水处理过程。

6、根据权利要求5所述的聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的应用方法，其特征在于：当聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂用于饮用水制备时，PAC溶液中，所含其他物质或重金属盐相对于Al₂O₃的质量分数分别为：氨态氮N≤0.01％，砷As≤0.0002％，铅Pb≤0.001％，镉Cd≤0.0002％，汞Hg≤0.00001％，六价铬Cr⁶⁺≤0.0005％；PDMDAAC胶体中除氯化钠以外各种金属盐总量占聚合物质量分数≤0.0005％。