CN102079564B

CN102079564B - 聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂及其制备与应用方法

Info

Publication number: CN102079564B
Application number: CN200910232477A
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: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: CN102079564A

Abstract

本发明公开了一种聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂及其制备与应用方法，将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到PAC溶液，搅拌该PAC溶液，并加入AS干粉或溶液，在搅拌下加水溶解，进一步滴加碱或碱土金属化合物控制盐基度，得到含有PAC与AS的二元混合溶液；搅拌该二元混合溶液，加入PDMDAAC胶体或干粉，搅拌直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂，上述PAC含量和AS含量均以Al₂O₃质量分数计；将所得三元复合混凝剂与水稀释后或者直接投加用于原水混凝处理和废水、污水的絮凝处理以及污、淤泥脱水处理过程。本发明三元复合混凝剂以单一药剂形式，直接按投加量要求(或稀释后)用于各种原水强化混凝和废污水絮凝处理以及污泥、淤泥脱水过程。

Description

聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂及其制备与应用方法

技术领域

本发明涉及一种无机铝盐混凝剂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-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂及其制备与应用方法。

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。

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，作为水处理剂，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。因此，在实际应用中，特别是对含藻和有机物污染的内河和湖泊原水，存在着投加药剂量大，产生的沉淀污泥松散、颗粒细、不易沉淀、体积大等缺点。

硫酸铝(Aluminum Sulfate，AS)是一种应用广泛的无机盐水处理剂，其分子式如下：

Al₂(SO₄)₃·xH₂O (式1)

其中，x为自然数，AS的相对分子质量[以Al₂(SO₄)₃计]：342.15

硫酸铝是一种传统的低分子铝盐水处理剂，因其价格低廉，水温适宜时脱浊效果尚能满足要求，仍被部分以内河和湖泊水为水源的制水厂采用。通常，在其使用时产生的矾花较大，但不够密实，特是别是对低温低浊、受污染的原水处理，存在投加量大的问题，导致污泥量大，出水含铝量高的缺陷。

聚二甲基二烯丙基氯化铵(poly-dimethyldiallyl ammonium chloride，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：

式中，n＞2。

PDMDAAC作为水处理药剂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。早期的文献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，但这些方法存在操作不便，性能改善有限等缺陷。近期已有文献采用无机混凝剂PAC或AS与PDMDAAC来制备稳定型复合混凝剂用于微污染原水和污水等处理，获得了较好的效果。

文献1(Massaki Hosina，Hedeo Tsugana，Minoru，Okada，et al.Treatment ofalgae-containing water with polyaluminum chloride and poly-dimethyldiallyl ammoniumchloride.JP 06，182，356A，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0.6～1.3dL/g的PDMDAAC的混合物对含藻水进行处理。结果表明：两种药剂在使用时同时加入被处理水中的方法得到的处理效果为最好，它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2(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再加入，或者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。

文献3(张跃军，赵晓蕾，李潇潇.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.CN 200710024362.4，2009-1-14)将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；在常温下搅拌该PAC溶液，加入固含量以质量分数计为20％～75％并具有特征黏度值范围为0.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体，使混合溶液中Al₂O₃与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；在常温下搅拌混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-PDMDAAC复合混凝剂。该复合混凝剂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。

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，至今为止的上述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，和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、2。

(2)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1、2，或者虽然已经明确指出制成稳定的复合混凝剂，但仅限于PAC和PDMDAAC的两组分复合混凝剂，其复合改性的程度受到一定限制，最佳应用范围仍然在PAC适用范围内，如文献3。

由此可见，上述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多组分组成结构明确、生产工艺简洁、产物存贮性质稳定、使用方便、应用性能特色明显、适用性广、安全可靠的可用于各种原水，特别是受菌藻、有机物微污染、低温低浊河网和湖泊原水混凝处理的复合混凝剂。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种由组成结构明确，杂质含量受控的PAC、AS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PDMDAAC在常温或加热下复合，来制备性质稳定、使用方便的系列化的三元复合混凝剂及其制备方法。

本发明的另一个目的还在于提供通过上述方法制备的三元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-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂，由以下步骤制备而成，即(1)将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到PAC含量为10.5％～20.5％的溶液，在常温或加热条件下搅拌该PAC溶液，并加入AS干粉或溶液，在搅拌下加水溶解，进一步滴加碱或碱土金属化合物，控制混合溶液的盐基度为40％～90％，得到PAC含量为5.0％～13.0％，其中PAC含量与AS含量之比为4.0∶1.0～4.0∶0.2的二元混合溶液；

(2)在常温或加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入特征黏度值范围为1.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计分别为40％～75％或(92±2)％，并使PAC含量为4.5％～12.5％，PAC含量与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1，即PAC、AS、PDMDAAC三组分的质量比为：PAC∶AS∶PDMDAAC＝4.0∶(1.0～0.2)∶0.2～4.0∶(1.0～0.2)∶2.0，得到三元混合溶液；

(3)在常温或加热条件下搅拌该三元混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂，上述PAC含量和AS含量均以Al₂O₃质量分数计。

一种聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到PAC溶液，在常温或加热条件下搅拌该PAC溶液，并加入AS干粉或溶液，在搅拌下加水溶解，进一步滴加碱或碱土金属化合物控制盐基度，得到含有PAC与AS的二元混合溶液；

(2)在常温或加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入PDMDAAC胶体或干粉，在常温或加热条件下搅拌，直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂，上述PAC含量和AS含量均以Al₂O₃质量分数计。

一种聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的应用方法，PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂与水稀释后或者直接投加用于原水混凝处理和废水、污水的絮凝处理以及污、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PAC和符合国家化工行业标准(水处理剂硫酸铝，HG2227-2004)的AS为原料，控制含量和比例范围合适，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复合混凝剂规定了原料无机盐PAC，AS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)在PAC处在较佳浓度和盐基度范围内，通过添加少量Al₂(SO₄)₃，来加速PAC在混凝过程中的水解速度，特别是低温情况下的水解反应，以提高PAC在低温下的混凝效果。

(4)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1.5～4.7dL/g)的PDMDAAC与PAC和AS的二元混合溶液复合，对含有AS改性的PAC溶液进行进一步复合改性，增强其在混凝过程中的电中和、架桥网捕能力，并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三元复合混凝剂。该复合混凝剂在水处理过程中，各种功能可调，适用性强，可强化混凝效果，明显提高出水水质等多重功能。

(5)应用不含其他结构成分的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(-5～35℃)或加热条件下(35～105℃)，其高固含量胶体产物或干粉产物即可与无机盐混合溶液均匀混合，得到体系均匀、性能稳定的三元复合混凝剂。

(6)由于在低浓度下极易水解的无机盐AS与无机铝盐PAC和有机高分子共同存在，虽然其含量为0.2％～3.0％，但在三元复合混凝剂中，AS存在于PAC含量为4.5％～12.5％的稳定溶液中，因此AS不易水解，进而所制得的系列化三元复合混凝剂可以长期在常温下存贮，不改变其应用性能，其性质稳定。

(7)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，特别是处理受菌藻、有机物微污染、低温低浊河网和湖泊原水，可有效降低无机铝盐的投加量，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、污水絮凝处理以及污、淤泥的脱水过程。

(8)三元复合混凝剂以单一药剂形式，直接按投加量要求(或稀释后)用于各种原水强化混凝和废污水絮凝处理以及污泥、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。

附图说明

附图是本发明聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

结合附图，本发明聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂，由以下方法制备而成，即(1)将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到含量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液，在常温或加热条件下搅拌该溶液，加入AS干粉或溶液，搅拌下加水溶解得到二元混合溶液，进一步滴加少量碱或碱土金属化合物，调节该混合溶液的盐基度为40％～90％，得到PAC含量(以Al₂O₃质量分数计，下同)为5.0％～13.0％，其与AS含量(以Al₂O₃质量分数计，下同)之比为4.0∶1.0～4.0∶0.2的二元混合溶液；

(2)在常温或加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入特征黏度值范围为1.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计分别为40％～75％或(92±2)％，得到三元混合溶液，并使该混合溶液中PAC含量与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1，即PAC、AS、PDMDAAC三组分的比例为：PAC∶AS∶PDMDAAC＝4.0∶(1.0～0.2)∶0.2～4.0∶(1.0～0.2)∶2.0；

(3)在常温下搅拌三元混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-AS-PDMDAAC复合混凝剂。

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硫酸铝AS的结构如式2所示，以其含量为7.8％计时，AS溶液中水不溶物质量分数小于等于0.15％，1％水溶液pH值为3.0～3.5，铁(Fe)的质量分数小于等于0.25％。

③用于调节无机盐PAC和AS混合溶液的盐基度所加碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或它们的混合物等，碱土金属化合物为氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、铝酸钙或它们的混合物等。

④当所制复合混凝剂用饮用水制备时，PAC含量为10.5％溶液中，所含其他物质或重金属盐的质量分数分别为：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％；

AS含量为7.8％计的溶液中，所含其他物质或重金属盐质量分数分别为：砷(As)≤0.0002％，铅(Pb)≤0.0005％，镉(Cd)≤0.0001％，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％。

⑤常温搅拌温度为-5～35℃，加热搅拌温度为35～105℃。

⑥聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)的结构如式2所示，为五元环和六元环两种结构单元的混合结构。

⑦所用PDMDAAC相对分子质量以特征黏度计为1.5～4.7dL/g(10％质量分数，黏度＞10⁵cps或者mPa·s)。

本发明聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的制备方法的原理要点为：

①用成分结构和含量明确的无机盐PAC和AS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PDMDAAC有机阳离子高分子聚合物形成复合物，通过设计各最佳含量范围来制备组成确定，性质稳定，功能有特色的PAC-AS-PDMDAAC系列化三元复合混凝剂。

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在制备无机盐混合溶液时，注意到AS稀溶液加入对PAC盐基度的影响，通过补加碱或碱土金属化合物来调控，维持原有最佳盐基度范围，保证其混凝效果。

④在PAC处在较佳pH值和盐基度范围内，通过添加少量Al₂(SO₄)₃，可以加速PAC在混凝过程中的水解速度，特别是低温情况下的水解反应，保证PAC在低温下的混凝效果。

⑤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]＝1.5～4.5dL/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三元复合混凝剂。该复合混凝剂各组分比例可调，有机高分子特征黏度高并且可调，应用范围较广。在水处理过程中对水中悬浮颗粒、胶体的电中和，吸附架桥，网捕卷扫的功能较单独使用无机混凝剂强，较已有的无机-有机复合混凝剂有更进一步提高，特别是处理受菌藻、有机物微污染、低温低浊河网和湖泊原水，可有效降低无机铝盐的投加量，提高制水厂沉淀池生产能力，使制后水水质更加安全可靠，对原水的脱浊、除藻和废水的脱色和去除COD_Cr的功能更为突出。

⑥由于低浓度下极易水解的无机盐AS与无机铝盐PAC和有机高分子共同存在，虽然其含量为0.2％～3.0％，但在三元复合混凝剂中，AS存在于PAC含量为4.5％～12.5％的稳定溶液中，因此AS不易水解，进而所制得的系列化三元复合混凝剂可以长期在常温下存贮，例如，存贮一年以上，其化学组成和混凝效果不改变，性质稳定。

⑦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，极易与无机盐聚合氯化铝PAC和硫酸铝AS的混合溶液均匀混合，并可提高PAC和AS中有效成分的稳定性，形成稳定的三元复合物，生产工艺简洁，便于使用。

本发明的聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的应用是将其与水稀释后使用或者直接投加用于原水或废水的混凝处理。当该三元复合混凝剂用于饮用水制备时，对有害物质作以下规定：当PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂用于饮用水制备时，原料PAC含量折算为以10.5％计的溶液时，其所含其他物质或重金属盐的质量分数分别为：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％；原料AS含量折算为以7.8％计的溶液时，其所含其他物质或重金属盐质量分数分别为：砷(As)≤0.0002％，铅(Pb)≤0.0005％，镉(Cd)≤0.0001％，汞(Hg)≤0.00001％，六价铬(Cr⁶⁺)≤0.0005％；原料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-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂及其制备与应用方法为：

第一步，将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液，在-5～35℃常温条件下搅拌该溶液，加入AS干粉或溶液，搅拌下加水溶解得到二元混合溶液，进一步滴加少量稀碳酸钠溶液，控制盐基度(60±5)％，得到PAC含量(以Al₂O₃质量分数计，下同)为(5.0±0.5)％，其与AS含量之比为4.0∶0.4的二元混合溶液；

第二步，-5～35℃常温下搅拌该混合溶液，加入特征黏度值范围为1.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体，其固含量以质量分数计分别为(65±5)％，得到三元混合溶液，并使该混合溶液中PAC含量与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；即PAC、AS、PDMDAAC三组分的比例为：PAC∶AS∶PDMDAAC＝4.0∶0.4∶0.2～4.0∶0.4∶2.0；

第三步，-5～35℃在常温下搅拌三元混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂。

第四步，三元复合混凝剂在使用时可直接按需要剂量投加，或与水稀释后投加。三元复合混凝剂对冬季低温河网原水进行混凝处理的效果见表1。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1三元复合混凝剂处理冬季低温河网原水混凝脱浊效果(沉淀30min，NTU)

注：沉淀出水浊度要求2NTU，投加量以混凝剂中总的Al₂O₃计。

从表1可以看出，对低温低浊河网水而言，PAC-AS的混凝脱浊效果优于PAC及PAC-PDMDAAC复合混凝剂的混凝脱浊效果。例如，当采用PAC和PAC-PDMDAAC复合混凝剂对原浊为5.61～5.86NTU的低温河网水进行处理时，要达到2NTU的水厂沉淀出水浊度标准，需约4mg/L和3.00～3.50mg/L的投加量，而PAC-AS(4∶0.4)对原浊为8.13NTU的低温河网水进行处理时，仅需2.75mg/L的投加量。

从表1还可以看出，对原浊为7.46～8.36NTU的低温河网水进行处理时，当沉淀出水浊度达到2NTU的水厂要求时，PAC-AS需2.75mg/L的投加量，而PAC-AS-PDMDAAC(1.49/4.0∶0.4∶0.8)复合混凝剂仅需2.25mg/L以下的投加量，相对于PAC-AS可减少投加量20％以上。而在2.25mg/L的投加量下，使用PAC-AS处理所达到的沉淀出水浊度为4.17NTU(不达标)，使用PAC-AS-PDMDAAC复合混凝剂的沉淀出水浊度达到1.83NTU(达标)～3.46NTU。可见PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂对低温低浊河网水具有良好的混凝脱浊效果。

实施例2

结合附图，本发明的聚合氯化铵-硫酸铝-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为：

第一步，将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液，在-5～35℃常温条件下搅拌该溶液，加入AS干粉或溶液，搅拌下加水溶解得到二元混合溶液，进一步滴加少量稀氢氧化钙溶液，控制盐基度(45±5)％，得到PAC含量(以Al₂O₃质量分数计，下同)为(12.0±0.5)％，其与AS含量之比为4.0∶1.0的二元混合溶液；

第二步，-5～35℃常温下搅拌该二元混合溶液，加入特征黏度值范围为1.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体，其固含量以质量分数计分别为(45±5)％，得到三元混合溶液，并使该混合溶液中PAC含量与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；

第四步，复合混凝剂在使用时可直接按需要剂量投加，或与水稀释后投加。复合混凝剂对冬季低温含藻太湖原水进行混凝处理的效果见表2。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2复合混凝剂处理冬季含藻微污染太湖水混凝脱浊效果(沉淀30min，NTU)

由表2中数据可见，对冬季低温微污染太湖水而言，当余浊达标时(＜2.0NTU)，PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂比PAC-AS可节省铝盐投加量25％以上。当投加量为3mg/L时，使用PAC-AS处理所达到的沉淀出水浊度为2.72NTU(不达标)，使用PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂的沉淀出水浊度达到1.87NTU(达标)～2.13NTU。可见，三元复合混凝剂对冬季低温微污染太湖水具有良好的混凝脱浊效果。

实施例3

结合附图，本发明的聚合氯化铝-硫酸铝-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为：

第一步，将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到量以Al₂O₃计其质量分数为10.5％～20.5％的PAC溶液，在(95±10)℃加热条件下搅拌该溶液，加入AS干粉或溶液，搅拌下加水溶解得到二元混合溶液，进一步滴加少量稀氢氧化钠溶液，控制盐基度(85±5)％，得到PAC含量(以Al₂O₃质量分数计，下同)为(6.5±0.5)％，其与AS含量之比为4.0∶0.2的二元混合溶液；

第二步，(55±10)℃加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入特征黏度值范围为0.5～4.7dL/g的PDMDAAC干粉，其固含量以质量分数计为(92±2)％，得到三元混合溶液，并使该混合溶液中PAC含量与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1；

第三步，(55±10)℃加热条件下搅拌三元混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂。

第四步，复合混凝剂在使用时可直接按需要剂量投加，或与水稀释后投加。复合混凝剂对冬季低温河网原水进行混凝处理的效果见表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3三元复合混凝剂处理冬季低温河网原水混凝脱浊效果(沉淀30min，NTU)

从表1可以看出，对低温低浊河网水而言，PAC-AS的混凝脱浊效果优于PAC及PAC-PDMDAAC复合混凝剂的混凝脱浊效果。例如，当采用PAC或者PAC-PDMDAAC复合混凝剂对原浊为5.67～5.87NTU的低温河网水进行处理时，要达到2NTU的水厂沉淀出水浊度标准，需约4mg/L或3.50～4.00mg/L的投加量，而PAC-AS(4∶0.4)对原浊为8.13NTU的低温河网水进行处理时，仅需2.75mg/L的投加量。

从表1还可以看出，对原浊为7.49～8.13NTU的低温河网水进行处理时，当沉淀出水浊度达到2NTU的水厂要求时，PAC-AS需2.75mg/L的投加量，而PAC-AS-PDMDAAC复合混凝剂约需2.25～2.50mg/L的投加量。而在2.50mg/L的投加量下，使用PAC-AS处理所达到的沉淀出水浊度为3.08NTU(不达标)，使用PAC-AS-PDMDAAC复合混凝剂的沉淀出水浊度达到1.74NTU(达标)～2.27NTU。可见PAC-AS-PDMDAAC三元复合混凝剂对低温低浊河网水具有良好的混凝脱浊效果。

上述实施例1～3中用于调节无机盐PAC和AS混合溶液的盐基度所加碱或碱土金属化合物中，除了氢氧化钠、碳酸钠和氢氧化钙外，其他如碳酸氢钠或它们的混合物、氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、铝酸钙或它们的混合物均可起到相同的作用。

Claims

1.一种聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂，其特征在于由以下步骤制备而成，即(1)将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到PAC含量为10.5％～20.5％的溶液，在常温或加热条件下搅拌该PAC溶液，并加入Al₂(SO₄)₃干粉或溶液，在搅拌下加水溶解，进一步滴加碱或碱土金属化合物，控制混合溶液的盐基度为40％～90％，得到PAC含量为5.0％～13.0％，其中PAC含量与Alx(SO₄)₃含量之比为4.0∶1.0～4.0∶0.2的二元混合溶液；

(2)在常温或加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入特征黏度值范围为1.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计分别为40％～75％或(92±2)％，并使PAC含量为4.5％～12.5％，PAC含量与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1，即PAC、Al₂(SO₄)₃、PDMDAAC三组分的质量比为：PAC∶Al₂(SO₄)₃∶PDMDAAC＝4.0∶(1.0～0.2)∶0.2～4.0∶(1.0～0.2)∶2.0，得到三元混合溶液；

(3)在常温或加热条件下搅拌该三元混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-Al₂(SO₄)₃-PDMDAAC三元复合混凝剂，上述PAC含量和Al₂(SO₄)₃含量均以Al₂O₃质量分数计；

其中常温或加热条件下搅拌的温度为-5～35℃或35～105℃。

2.一种聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将PAC干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到PAC溶液，在常温或加热条件下搅拌该PAC溶液，并加入Al₂(SO₄)₃干粉或溶液，在搅拌下加水溶解，进一步滴加碱或碱土金属化合物控制盐基度，得到含有PAC与Al₂(SO₄)₃的二元混合溶液；其中，加水调配得到的PAC溶液中，PAC含量为10.5％～20.5％；加入碱或碱土金属化合物控制二元混合溶液的盐基度为40％～90％，得到的二元混合溶液中的PAC含量为5.0％～13.0％，该PAC含量与Al₂(SO₄)₃含量之比为4.0∶1.0～4.0∶0.2；

(2)在常温或加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入PDMDAAC胶体或干粉，在常温或加热条件下搅拌，直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的PAC-Al₂(SO₄)₃-PDMDAAC三元复合混凝剂，上述PAC含量和Al₂(SO₄)₃含量均以Al₂O₃质量分数计，其中，加入PDMDAAC胶体或干粉的特征黏度值范围为1.5～4.7dL/g，其固含量以质量分数计分别为40％～75％或(92±2)％；得到的三元复合混凝剂中PAC含量为4.5％～12.5％，PAC含量与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1，即PAC、Al₂(SO₄)₃、PDMDAAC三组分的质量比例为：PAC∶Al₂(SO₄)₃∶PDMDAAC＝4.0∶(1.0～0.2)∶0.2～4.0∶(1.0～0.2)∶2.0；

其中常温或加热条件下搅拌的温度为-5～35℃或35～105℃。

3.根据权利要求2所述的聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的制备方法，其特征在于：用于调节无机盐PAC和Al₂(SO₄)₃二元混合溶液的盐基度所加碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或它们的混合物；或者所加碱土金属化合物为氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、铝酸钙或它们的混合物。

4.一种对权利要求1所述的聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的应用方法，其特征在于：PAC-Al₂(SO₄)₃-PDMDAAC三元复合混凝剂与水稀释后或者直接投加用于原水混凝处理和废水、污水的絮凝处理以及污、淤泥脱水处理过程。

5.根据权利要求4所述的聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的应用方法，其特征在于：当PAC-Al₂(SO₄)₃-PDMDAAC三元复合混凝剂用于饮用水制备时，原料PAC含量折算为以10.5％计的溶液时，其所含其他物质或重金属盐的质量分数分别为：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％；原料Al₂(SO₄)₃含量折算为以7.8％计的溶液时，其所含重金属盐质量分数分别为：砷(As)≤0.0002％，铅(Pb)≤0.0005％，镉(Cd)≤0.0001％，汞(Hg)≤0.00001％，六价铬(Cr⁶⁺)≤0.0005％；原料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％。