CN101381136A - 高效广谱絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高效广谱絮凝剂，主要由下列组分按所述重量比制成：阳离子聚丙烯酰胺40－50％，OP－10乳化剂0.8－1.2％，聚硅硫酸铝铁8－13％，氢氧化钠0.8－1.2％，无离子水35－48％。其制备方法是：将阳离子聚丙烯酰胺、聚硅硫酸铝铁、OP－10乳化剂、无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，搅拌15－20分钟；向乳化液中加入氢氧化钠，继续搅拌20－30分钟。本发明兼具无机、有机絮凝剂的双重优点，同时克服了两者固有缺点。其适用范围广，对各种浓度的水质、有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果，可广泛用于印染、造纸、化工等工业污水的净化处理。

Description

高效广谱絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种絮凝剂，尤其是涉及一种高效广谱絮凝剂及其制备方法。

背景技术

水是生命的起源，是人类和生物赖以生存的物质。目前世界水污染问题日趋严重，水处理问题也变得越来越严峻。为解决水污染问题，采用絮凝剂沉淀法作为一种成本较低的水处理方法已被广泛采用。应用絮凝剂进行水处理，可以降低原水的浊度、色度等感观指标，去除多种高分子有机物、重金属和放射性物质。目前在废水处理中使用的絮凝剂通常为单一絮凝剂，如无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂等。无机盐类絮凝剂具有有很大的缺点：其残留在水中的铝离子会导致二次污染，铁离子本身有颜色，并对设备有一定腐蚀作用，投加量大，处理效果不理想。有机高分子絮凝剂虽然絮凝速度快，用量少，针对性强，适应范围广，但也存在成本高、絮凝剂单体或其水解、降解产物有毒性等缺点。

随着环境污染的日益加剧，在污水或污泥中，不同类型的污染颗粒也越来越多，如有机固体颗粒带负电荷，无机固体颗粒带正电荷，混合固体颗粒呈电中性，因此普通的单一的絮凝剂很难取得良好的净水效果。

由此可见，目前无机盐类絮凝剂和有机高分子絮凝剂在使用上均有一定局限性，因此开发无毒无害、高效、低成本的絮凝剂是国内外的研究方向。

发明内容

本发明提供一种高效广谱絮凝剂及其制备方法，以解决现有絮凝剂净水效果差，不环保，使用上有一定局限性等技术问题。

本发明主要是通过下述技术方案得以解决上述技术问题的：它主要由下列组分按所述重量比制成：

阳离子聚丙烯酰胺40-50％，OP-10乳化剂0.8-1.2％，聚硅硫酸铝铁8-13％，氢氧化钠0.8-1.2％，无离子水35-48％。

为了进一步提高本发明效果，所述阳离子聚丙烯酰胺由下列组分按所述重量比制成：丙烯酰胺6—15份，二烯丙基二甲基氯化铵1—2份，过硫酸铵0.1—0.3份，去离子水120—150份。

为了进一步提高本发明效果，所述聚硅硫酸铝铁由下列组分按所述重量比制成：十八水硫酸铝13—21份，水合硫酸铁7—13份，PH值为4的聚硅酸10—18份，氢氧化钠2.5—5份，去离子水95—130份。

制备上述高效广谱絮凝剂包括以下步骤：

a.按所述重量比将阳离子聚丙烯酰胺、聚硅硫酸铝铁、OP-10乳化剂、无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，将温度控制在40—45℃，以500—600rpm的转速搅拌15—20分钟，得乳化液；b.向乳化液中加入氢氧化钠，调整乳化液PH值为5.5—6，然后以700—900rpm的转速继续搅拌20—30分钟，得到高效广谱絮凝剂。

本发明以质优价廉的硫酸铝、水合硫酸铁、聚硅酸等为原料，制备的聚硅硫酸铝铁具有电中和及卷扫吸附架桥作用，既克服残余铝离子对环境有害以及铝离子低温除浊性能降低等缺点，又克服铁离子絮凝剂易使处理水带色和具有腐蚀性等缺点，充分利用铝、铁金属离子之间以及金属离子与活性硅酸之间的协同增效作用，因此取得了良好的净水效果。此外硅硫酸铝铁中的硫酸根离子也有助于产品净水性能的提高。

本发明为复合型絮凝剂，由无机高分子的阳离子聚丙烯酰胺与有机高分子的聚硅硫酸铝铁组成，当两者比例位于本发明范围内时，该絮凝剂既可中和废水中的胶体和悬浮物颗粒表面电荷，克服胶体和悬浮颗粒间的静电斥力，使颗粒快速凝聚，又可中和胶体与悬浮颗粒表面电荷，使小颗粒桥连形成粗大的颗粒而絮凝沉降。并且该复合型絮凝剂pH值适应性大，在pH值为0～12的废水中都有良好絮凝剂作用，对废水中悬浮物、耗氧量等均有明显的去除或降低作用，特别对高浓度含铁离子废水有较好的去除效果。

本发明兼具无机、有机絮凝剂的双重优点，同时克服了两者固有缺点。其适用范围广，对各种浓度的水质、有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果，可广泛用于印染、造纸、化工等工业污水的净化处理。

具体实施方式

实施例1：首先制备阳离子聚丙烯酰胺：将6份(每份500g，下同)丙烯酰胺倒入反应釜中，然后倒入120份去离子水，搅拌至完全溶解后，依次加入2份二烯丙基二甲基氯化铵，0.2份过硫酸铵，控制温度为85℃，搅拌1小时后，得到阳离子聚丙烯酰胺备用。

然后制备聚硅硫酸铝铁：将13份(每份500g，下同)十八水硫酸铝按1：2的比例溶解于去离子中，将13份水合硫酸铁按1：4的比例溶解于去离子中，然后按所述重量比将硫酸铝溶液和硫酸铁溶液加入至反应釜中，控制温度为35℃，在快速搅拌的状态下，依次加入18份PH值为4的聚硅酸，95份去离子水，5份氢氧化钠，搅拌1小时后，得到聚硅硫酸铝铁备用。

最后制备高效广谱絮凝剂：取50Kg阳离子聚丙烯酰胺、13Kg聚硅硫酸铝铁、1KgOP-10乳化剂、35Kg无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，将温度控制在40℃，以500rpm的转速搅拌20分钟后，加入1Kg氢氧化钠调整乳化液PH值为5.5—6，然后以700rpm的转速继续搅拌30分钟，得到高效广谱絮凝剂。

实施例2：首先制备阳离子聚丙烯酰胺：将15份(每份500g，下同)丙烯酰胺倒入反应釜中，然后倒入150份去离子水，搅拌至完全溶解后，依次加入1份二烯丙基二甲基氯化铵，0.1份过硫酸铵，控制温度为75℃，搅拌1小时后，得到阳离子聚丙烯酰胺备用。

然后制备聚硅硫酸铝铁：将21份(每份500g，下同)十八水硫酸铝按1：2的比例溶解于去离子中，将7份水合硫酸铁按1：4的比例溶解于去离子中，然后按所述重量比将硫酸铝溶液和硫酸铁溶液加入至反应釜中，控制温度为45℃，在快速搅拌的状态下，依次加入10份PH值为4的聚硅酸，130份去离子水，2.5份氢氧化钠，搅拌1小时后，得到聚硅硫酸铝铁备用。

最后制备高效广谱絮凝剂：取40Kg阳离子聚丙烯酰胺、9.8Kg聚硅硫酸铝铁、1.2KgOP-10乳化剂、48Kg无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，将温度控制在45℃，以600rpm的转速搅拌20分钟后，加入1Kg氢氧化钠调整乳化液PH值为5.5—6，然后以900rpm的转速继续搅拌20分钟，得到高效广谱絮凝剂。

实施例3：首先制备阳离子聚丙烯酰胺：将10份(每份500g，下同)丙烯酰胺倒入反应釜中，然后倒入135份去离子水，搅拌至完全溶解后，依次加入1.5份二烯丙基二甲基氯化铵，0.3份过硫酸铵，控制温度为75℃，搅拌1小时后，得到阳离子聚丙烯酰胺备用。

然后制备聚硅硫酸铝铁：将17份(每份500g，下同)十八水硫酸铝按1：2的比例溶解于去离子中，将10份水合硫酸铁按1：4的比例溶解于去离子中，然后按所述重量比将硫酸铝溶液和硫酸铁溶液加入至反应釜中，控制温度为40℃，在快速搅拌的状态下，依次加入15份PH值为4的聚硅酸，115份去离子水，4份氢氧化钠，搅拌1小时后，得到聚硅硫酸铝铁备用。

最后制备高效广谱絮凝剂：取45Kg阳离子聚丙烯酰胺、8Kg聚硅硫酸铝铁、0.8KgOP-10乳化剂、45Kg无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，将温度控制在45℃，以550rpm的转速搅拌18分钟后，加入1.2Kg氢氧化钠调整乳化液PH值为5.5—6，然后以800rpm的转速继续搅拌25分钟，得到高效广谱絮凝剂。

实施例4：取47Kg阳离子聚丙烯酰胺、11Kg聚硅硫酸铝铁、1.2KgOP-10乳化剂、41Kg无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，将温度控制在45℃，以600rpm的转速搅拌20分钟后，加入0.8Kg氢氧化钠调整乳化液PH值为5.5—6，然后以900rpm的转速继续搅拌30分钟，得到高效广谱絮凝剂。

实施例5：取43Kg阳离子聚丙烯酰胺、12.6Kg聚硅硫酸铝铁、1.2KgOP-10乳化剂、42Kg无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，将温度控制在40℃，以600rpm的转速搅拌20分钟后，加入1.2Kg氢氧化钠调整乳化液PH值为5.5—6，然后以800rpm的转速继续搅拌27分钟，得到高效广谱絮凝剂。

为了验证本发明的效果，现将实施例1制备的高效广谱絮凝剂与现有絮凝剂进行应用对比试验。试验采用的原水PH值为7.82，COD为363mg·L，色度为270倍，浊度为262NTU。实验方法为：在4个烧杯中，加入200ml原水样，分别加入一定量的絮凝剂，实验时搅拌速度60r/min，搅拌时间30min，沉淀时间30min，取上层清液测定水质。水质测定按《水和废水监测分析方法》中规定的标准方法进行，其中COD的测定采用微波消解重铬酸钾法。其试验结果见表1。

表1：各种絮凝剂的对比试验统计表。

 

试验样品	本发明产品(实施例1制备)	聚合氯化铝(PAC)	聚合硫酸铁(PFS)	聚丙烯酰胺(PAM)
					原水CODcr(mg·L)	363	363	363	363
剩余CODcr(mg·L)	47	83	85	75
					原水色度/倍	270	270	270	270
剩余色度/倍	17	31	39	25
					原水浊度(NTU)	262	262	262	262
剩余浊度(NTU)	18	56	60	42

上述统计数据表明：相对现有絮凝剂，本发明在水处理的各项指标上均有较强表现，其综合性能优良。

Claims (4)

1.一种高效广谱絮凝剂，其特征是它主要由下列组分按所述重量比制成：阳离子聚丙烯酰胺40-50％，OP-10乳化剂0.8-1.2％，聚硅硫酸铝铁8-13％，氢氧化钠0.8-1.2％，无离子水35-49％。

2.根据权利要求1所述的高效广谱絮凝剂，其特征是所述阳离子聚丙烯酰胺由下列组分按所述重量比制成：丙烯酰胺6—15份，二烯丙基二甲基氯化铵1—2份，过硫酸铵0.1—0.3份，去离子水120—150份。

3.根据权利要求1所述的高效广谱絮凝剂，其特征是所述聚硅硫酸铝铁由下列组分按所述重量比制成：十八水硫酸铝13—21份，水合硫酸铁7—13份，聚硅酸10—18份，氢氧化钠2.5—5份，去离子水95—130份。

4.一种制备权利要求1所述高效广谱絮凝剂的方法，其特征是该方法包括以下步骤：

a.按所述重量比将阳离子聚丙烯酰胺、聚硅硫酸铝铁、OP-10乳化剂、无离子水依次加入真空分散机的反应釜中，将温度控制在40—45℃，以500—600rpm的转速搅拌15—20分钟，得乳化液；

b.向乳化液中加入氢氧化钠，调整乳化液PH值为5.5—6，然后以700—900rpm的转速继续搅拌20—30分钟，得到高效广谱絮凝剂。