CN102010048B - 一种无机高分子絮凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于絮凝剂技术领域，具体涉及一种无机高分子絮凝剂及其制备方法，由水溶性淀粉10-30份、丙烯酸单体10-30份、腐植酸钠30-50份、尿素10-30份、聚乙烯醇5-15份、过硫酸铵2-8份、亚硫酸氢钠2-8份、碳酸钠2-8份在电加热炉进行固相反应制得，采用天然水溶性淀粉代替部分制备聚丙烯酰胺的原料丙烯酸单体，成本低、对环境无害，溶于水后形成三维结构的物质，吸附微小絮体后，其不饱和基团相互结合，絮体的密实度更高、不易被再次破碎、沉淀速度快，只需10min左右即可达到污染物的分离，对颗粒物的去除率可达到90%，有效降低后续处理工艺设备的运营负荷；采用固相生产方式，无需干燥成本，节约能源。
Description
技术领域
本发明属于絮凝剂技术领域，具体涉及一种无机高分子絮凝剂及其制备方法。
背景技术
环境污染问题已经得到全球的广泛关注，各国纷纷采取各种措施来降低环境污染，污水处理就是其中的一个重要手段，进行污水处理就需要用到絮凝剂。絮凝剂研发工作主要集中在聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚丙烯酰胺方面，对铝矾土、生物絮凝剂等方面的研究也有少量，但都没有形成产业化。目前占主要市场的絮凝剂是聚丙烯酰胺类絮凝剂。
对于生活污水及大部分的工业污水，其主要的污染因子主要由污水中的颗粒物（微小颗粒物）引起，而这些颗粒物在电位场的影响下，相当稳定，很难相互结合成团而沉淀或上浮。投加的絮凝剂的作用在于：絮凝剂溶于水，并在适当的水力搅拌的条件下，污水中微小颗粒物的电位场会得到中和，颗粒物间的静电斥力减弱，同时在水力搅拌条件下，颗粒物相互碰撞的机率增加，微小颗粒物会相互结合成小絮体，此即为压缩双电层过程。但结合后的微小絮体的电位场会随着絮体的形成而又增大，从而阻止小絮体进一步结合成大絮体。
传统絮凝剂聚丙烯酰胺虽可解决上述问题，但由于聚丙烯酰胺溶于水后是长链结构且基本是直链结构，无法形成复杂的空间三维结构，吸附微小颗粒物及溶解性物质后仍为长链结构，所以其形成的大絮体密实度不够、容易在搅拌过程中被再次破碎成小絮体，从而导致沉淀时间长达4-6h，尽管经过长时间的沉淀仍有大量被再次破碎的小絮体存在，造成沉淀效果不理想，颗粒物的去除率只能达到50%；另一方面，目前聚丙烯酰胺类絮凝剂采用液相的生产技术，其干燥需消耗大量的电能，造成资源的浪费。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种沉淀时间短、对颗粒物絮凝沉淀效果好的无机高分子絮凝剂。
本发明的目的之二是提供一种可采用固相生产的无机高分子絮凝剂的制备方法。
本发明的目的是这样实现的。
一种无机高分子絮凝剂，它由以下重量份的原料组成：
水溶性淀粉 10-30份
丙烯酸单体 10-30份
腐植酸钠 30-50份
尿素 10-30份
聚乙烯醇 5-15份
过硫酸铵 2-8份
亚硫酸氢钠 2-8份
碳酸钠 2-8份。
优选的，它由以下重量份的原料组成：
水溶性淀粉 15-25份，
丙烯酸单体 15-25份
腐植酸钠 35-45份
尿素 15-25份
聚乙烯醇 5-12份
过硫酸铵 2-6份
亚硫酸氢钠 2-6份
碳酸钠 2-6份。
更为优选的，它由以下重量份的原料组成：
水溶性淀粉 20份
丙烯酸单体 20份
腐植酸钠 40份
尿素 20份
聚乙烯醇 10份
过硫酸铵 5份
亚硫酸氢钠 5份
碳酸钠 5份。
其中，水溶性淀粉可为水溶性红薯淀粉，也可为水溶性变性淀粉，当然也可以为其它类型的水溶性淀粉。
一种无机高分子絮凝剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、将上述配方量的水溶性淀粉、丙烯酸单体、腐植酸钠、尿素、聚乙烯醇混合，倒入带搅拌装置的电加热炉内，边搅拌边加热，温度达到130℃至160℃后停止加热；
B、将上述配方量的过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶于2-5份水中，得到水溶液；
C、分数次将步骤B得到的水溶液加入到A的混合液中，搅拌均匀；
D、继续向步骤A的混合液加入碳酸钠并搅拌3-5min，混合液经10-20min的反应、膨胀形成发泡体；
E、将发泡体取出，冷却，并粉碎至100目以下，得到无机高分子絮凝剂。
其中，所述步骤A中加热时的升温速度为2-6℃/min，温度达到130℃至160℃后停止加热。
其中，所述步骤A、步骤C和步骤D中搅拌的速度为100-200转/min。
本发明的有益效果为：（1）本发明采用天然水溶性淀粉代替一部分制备聚丙烯酰胺的原料丙烯酸单体，成本低、对环境无害，本发明溶于水后形成三维结构的物质，吸附微小絮体后，其不饱和基团相互结合，絮体的密实度更高、不易被再次破碎、沉淀速度快， 只需10min左右即可达到污染物的分离，对颗粒物的去除率可达到90%，有效降低后续处理工艺设备的运营负荷；（2）本发明采用固相生产方式，无需干燥成本，可节约能源。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施范围并不限于此。
实施例1。
一种无机高分子絮凝剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、将10g水溶性淀粉、10g丙烯酸单体、30g腐植酸钠、10g尿素、5g聚乙烯醇混合，倒入带搅拌装置的电加热炉内，以100转/min的速度搅拌并以2℃/min的升温速度进行加热，温度达到130℃后停止加热；
B、将2g过硫酸铵和2g亚硫酸氢钠溶于2g水中，得到水溶液；
C、分3次将步骤B得到的水溶液加入到A的混合液中，以100转/min的速度搅拌均匀；
D、继续向步骤A的混合液加入2g碳酸钠并以100转/min的速度搅拌3min，混合液经10min的反应、膨胀形成发泡体；
E、将发泡体取出，冷却，并粉碎至100目以下，得到无机高分子絮凝剂。
本实施例制得的无机高分子絮凝剂沉淀速度快，只10min即可达到污染物的分离，对颗粒物的去除率达到88%。
实施例2。
一种无机高分子絮凝剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、将15g水溶性淀粉、15g丙烯酸单体、45g腐植酸钠、20g尿素、10g聚乙烯醇混合，倒入带搅拌装置的电加热炉内，以150转/min的速度搅拌并以4℃/min的升温速度进行加热，温度达到150℃后停止加热；
B、将5g过硫酸铵和4g亚硫酸氢钠溶于5g水中，得到水溶液；
C、分5次将步骤B得到的水溶液加入到A的混合液中，以150转/min的速度搅拌均匀；
D、继续向步骤A的混合液加入6g碳酸钠并以150转/min的速度搅拌4min，混合液经15min的反应、膨胀形成发泡体；
E、将发泡体取出，冷却，并粉碎至100目以下，得到无机高分子絮凝剂。
本实施例制得的无机高分子絮凝剂沉淀速度快，只9min即可达到污染物的分离，对颗粒物的去除率达到89%。
实施例3。
一种无机高分子絮凝剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、将20g水溶性淀粉、20g丙烯酸单体、40g腐植酸钠、20g尿素、10g聚乙烯醇混合，倒入带搅拌装置的电加热炉内，以200转/min的速度搅拌并以5℃/min的升温速度进行加热，温度达到150℃后停止加热；
B、将5g过硫酸铵和5g亚硫酸氢钠溶于5g水中，得到水溶液；
C、分4次将步骤B得到的水溶液加入到A的混合液中，搅拌均匀；
D、继续向步骤A的混合液加入5g碳酸钠并搅拌5min，混合液经18min的反应、膨胀形成发泡体；
E、将发泡体取出，冷却，并粉碎至100目以下，得到无机高分子絮凝剂。
本实施例制得的无机高分子絮凝剂沉淀速度快，只6min即可达到污染物的分离，对颗粒物的去除率达到90%。
实施例4。
一种无机高分子絮凝剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、将30g水溶性淀粉、30g丙烯酸单体、50g腐植酸钠、30g尿素、15g聚乙烯醇混合，倒入带搅拌装置的电加热炉内，以200转/min的速度搅拌并以6℃/min的升温速度进行加热，温度达到160℃后停止加热；
B、将8g过硫酸铵和8g亚硫酸氢钠溶于5g水中，得到水溶液；
C、分5次将步骤B得到的水溶液加入到A的混合液中，搅拌均匀；
D、继续向步骤A的混合液加入8g碳酸钠并搅拌5min，混合液经20min的反应、膨胀形成发泡体；
E、将发泡体取出，冷却，并粉碎至100目以下，得到无机高分子絮凝剂。
本实施例制得的无机高分子絮凝剂沉淀速度快，只8min即可达到污染物的分离，对颗粒物的去除率达到88%。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (6)
1.一种无机高分子絮凝剂，其特征在于：它由以下重量份的原料组成：
水溶性淀粉 10-30份
丙烯酸单体 10-30份
腐植酸钠 30-50份
尿素 10-30份
聚乙烯醇 5-15份
过硫酸铵 2-8份
亚硫酸氢钠 2-8份
碳酸钠 2-8份，
所述无机高分子絮凝剂包括以下制备步骤：
A、将上述配方量的水溶性淀粉、丙烯酸单体、腐植酸钠、尿素、聚乙烯醇混合，倒入带搅拌装置的电加热炉内，边搅拌边加热，温度达到130℃至160℃后停止加热；
B、将上述配方量的过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶于2-5份水中，得到水溶液；
C、分数次将步骤B得到的水溶液加入到A的混合液中，搅拌均匀；
D、向步骤C得到的混合液中继续加入碳酸钠并搅拌3-5min，混合液经10-20min的反应、膨胀形成发泡体；
E、将发泡体取出，冷却，并粉碎至100目以下，得到无机高分子絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种无机高分子絮凝剂，其特征在于：它由以下重量份的原料组成：
水溶性淀粉 15-25份，
丙烯酸单体 15-25份
腐植酸钠 35-45份
尿素 15-25份
聚乙烯醇 5-12份
过硫酸铵 2-6份
亚硫酸氢钠 2-6份
碳酸钠 2-6份。
3.根据权利要求2所述的一种无机高分子絮凝剂，其特征在于：它由以下重量份的原料组成：
水溶性淀粉 20份
丙烯酸单体 20份
腐植酸钠 40份
尿素 20份
聚乙烯醇 10份
过硫酸铵 5份
亚硫酸氢钠 5份
碳酸钠 5份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种无机高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：它包括以下制备步骤：
A、将上述配方量的水溶性淀粉、丙烯酸单体、腐植酸钠、尿素、聚乙烯醇混合，倒入带搅拌装置的电加热炉内，边搅拌边加热，温度达到130℃至160℃后停止加热；
B、将上述配方量的过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶于2-5份水中，得到水溶液；
C、分数次将步骤B得到的水溶液加入到A的混合液中，搅拌均匀；
D、向步骤C得到的混合液中继续加入碳酸钠并搅拌3-5min，混合液经10-20min的反应、膨胀形成发泡体；
E、将发泡体取出，冷却，并粉碎至100目以下，得到无机高分子絮凝剂。
5.根据权利要求4所述的一种无机高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤A中加热时的升温速度为2-6℃/min，温度达到130℃至160℃后停止加热。
6.根据权利要求4所述的一种无机高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤A、步骤C和步骤D中搅拌的速度为100-200转/min。
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