CN102079565B

CN102079565B - 硫酸铝-氯化铁-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: CN102079565B
Application number: CN 200910232478
Authority: CN
Inventors: 张跃军; 李潇潇; 赵晓蕾
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: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: CN102079565A

Abstract

本发明公开了一种硫酸铝-氯化铁-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AS干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到AS的饱和溶液，搅拌该溶液，加入FC干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到二元混合溶液；搅拌该二元混合溶液，加入PDMDAAC胶体或干粉，得到三元混合溶液，继续搅拌该混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂，并将所得三元复合混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于各类原水。本发明系列化三元复合混凝剂可以以单一药剂形式，直接按投加量要求(或稀释后)用于各种原水混凝处理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。

Description

硫酸铝-氯化铁-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盐混凝剂与水溶性有机阳离子高分子聚合物的复合物制备技术，特别是一种硫酸铝-氯化铁-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

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。但是，在使用时存在投加量大，导致污泥量大，出水含铝量高的缺陷，特别是对低温低浊、受污染的原水处理效果欠佳，处理效果不能达标。

氯化铁(Ferric Chloride，FC)是一种早期使用广泛的无机铁盐水处理剂，其分子结构为：

FeCl₃ (式2)

虽然其价格低廉，生成的絮团密实，在低温时处理原水有一定的效果。但由于其使用时投加量稍高，出水即带色，并且腐蚀管阀。因此，随着高分子无机混凝剂的广泛应用，其应用量和范围逐渐减少，逐渐退出原水处理行业。

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的优点在于其相对分子质量高而且可调，产物稳定性好。在作为水处理剂使用的时候，受环境条件影响小，对水中胶体物质的电中和、特别是吸附架桥能力强，因此混凝效果好。但是，其单独使用时，存在药剂价格高导致的处理成本高和最佳投药量范围窄的不足。因此，通过无机混凝剂与其复合使用来强化处理效果，拓宽使用范围，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。已有文献采用无机混凝剂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。

例如：文献1(张跃军，赵晓蕾，李潇潇.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.CN 101343099A，2009-1-14)将硫酸铝AS干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到铝盐AS含量以Al₂O₃质量分数计为1.5％～11.5％的AS溶液。常温或加热条件下搅拌该溶液，加入特征黏度值为1.0～4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化铵PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计为20％～75％或(92±2)％，使混合溶液中以Al₂O₃计的AS与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1。搅拌得到稳定的AS-PDMDAAC复合混凝剂。该复合混凝剂的使用不影响制水厂常规投加工艺。在处理多种类型的微污染原水过程中，其脱浊、除藻、减氯用量等方面相对于AS起到明显的强化混凝处理效果。

文献2(Choi J G，Jo B R.Composition of complex inorganic coagulant for treatingwastewater.KR 20000063569A，2000-11-6.)将AS和FC复合得到无机复合混凝剂，该复合混凝剂是用其用含量为3％～45％的FC和含量为6％～9％的AS以80％～20％或20％～80％的比例复合而成，其用于废水处理可显著提高对废水色度和COD的去除。

由上述可知：采用AS与无机混凝剂FC或有机高分子聚合物PDMDAAC复合制成复合混凝剂，可以用于强化对微污染原水的处理效果，提高药剂对原水的脱浊能力。在原水处理中还特别注意到可以降低无机盐使用量，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，AS与FC或PDMDAAC复合混凝剂及其制备和使用存在以下缺点：

在应用于内河和湖泊微污染原水强化混凝处理时，由于原水中胶体颗粒是由藻类和有机物构成，其电动电位高，具较高的稳定性，同时藻类密度低，形成的絮体比重小，难于下沉。采用无机混凝剂AS进行处理时，生成絮体较大，但密度较低。因此，使用AS-FC或者使用AS-PDMDAAC复合混凝剂相对于AS单独使用在脱浊、除藻方面虽有较明显的改进作用，但仍存在混凝后的絮体轻，沉淀较慢，脱浊、除藻效果尚有不足的缺陷。由此可见，由AS与FC或PDMDAAC制得的复合混凝剂及其在处理高温高藻含量受有机物污染或低温低浊含藻微污染原水处理时的效果有待改进。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种由组成明确，杂质含量受控的AS、FC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三种物质在常温或加热条件下直接复合，来制备性质稳定、使用方便的系列化复合混凝剂及其方法。

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：

一种硫酸铝-氯化铁-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AS干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到AS的饱和溶液，在常温或加热条件下搅拌该溶液，加入FC干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到铝盐AS含量为4.5％～9.0％，AS的含量与FC含量比为2.0∶1.00～2.0∶0.25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0.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计分别为20％～75％或(92±2)％，得到三元混合溶液，并使该混合溶液中AS含量为4.0％～8.0％，Al₂O₃与PDMDAAC的质量比为2.0∶0.1～2.0∶1.0；即AS、FC、PDMDAAC三组分的质量比例为：AS∶FeCl₃∶PDMDAAC＝2.0∶(0.25～1.00)∶0.1～2.0∶(0.25～1.00)∶1.0；

(3)在常温或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AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂；上述铝盐AS含量以Al₂O₃质量分数计；FC含量以FeCl₃质量分数计。

一种硫酸铝-氯化铁-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AS干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到AS的饱和溶液，在常温或加热条件下搅拌该溶液，加入FC干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到二元混合溶液；

(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，得到三元混合溶液，继续搅拌该混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂；上述铝盐AS含量以Al₂O₃质量分数计；FC含量以FeCl₃质量分数计。

一种硫酸铝-氯化铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的应用方法，AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于各类原水，特别是受微污染、含藻、高温高浊或低温低浊原水的混凝处理和废水、污水的处理以及污、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(水处理剂氯化铁，GB4482-2006)的FC和国家化工行业标准(水处理剂硫酸铝，HG2227-2004)的AS为原料，组成明确，含量和比例范围合理，保证了制得复合混凝剂的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无机盐FC，AS和有机高分子PDMDAAC中其他有害物质的最高含量，使杂质含量受控，保证处理后水质的安全可靠性。

(3)在无机盐混凝剂AS中添加少量铁盐FC后，可以使AS在原有适用范围内提高产生絮团的密实程度、沉降速率，克服其不足。同时，FC用量少，可以避免其使出水带色和腐蚀管阀的固有不足。

(4)应用高相对分子质量(特征黏度值高达4.7dL/g，10％质量分数的溶液黏度已大于100,000cps或mPa·s)或者相对分子质量系列化可调节(特征黏度从0.5～4.7dL/g)的PDMDAAC与FC、AS复合，增强无机混凝剂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AS-FC-有机阳离子高分子三组分具有不同质量比的系列三元复合混凝剂。该复合混凝剂在水处理过程中，性能优越，各种功能可调，适用性强，可代替AS，AS-FC或AS-PDMDAAC复合混凝剂对难处理的微污染原水和废污水起到强化混凝、絮凝作用，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，常温下或加热条件下，其高固含量胶体产物或干粉产物均可与无机铝盐AS、铁盐FC混合溶液均匀混合，得到体系均匀、无机盐含量高、性能稳定的复合混凝剂，制备工艺简洁、实用。

(6)由于低浓度下极易水解的FC与较高浓度无机铝盐AS和有机高分子共同存在，虽然其所含质量分数为0.5％～4.0％，但在复合混凝剂中，FC存在于AS含量为4.0％～8.0％的稳定溶液中，因此FC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)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，用于多种难处理微污染原水的处理可有效降低AS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)系列化三元复合混凝剂可以以单一药剂形式，直接按投加量要求(或稀释后)用于各种原水混凝处理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

附图是本发明硫酸铝-氯化铁-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，本发明硫酸铝-氯化铁-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AS干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到AS的饱和溶液，在常温或加热条件下搅拌该溶液，加入FC干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到铝盐AS含量(以Al₂O₃质量分数计，下同)为4.5％～9.0％，AS的含量与FC含量(以FeCl₃质量分数计，下同)之比为2.0∶1.00～2.0∶0.25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0.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计分别为20％～75％或(92±2)％，得到三元混合溶液，并使该混合溶液中AS含量为4.0％～8.0％，Al₂O₃与PDMDAAC的质量比为2.0∶0.1～2.0∶1.0；即AS、FC、PDMDAAC三组分的比例为：AS∶FeCl₃∶PDMDAAC＝2.0∶(0.25～1.00)∶0.1～2.0∶(0.25～1.00)∶1.0。

(3)在常温或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AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂。

上述方法中，①硫酸铝AS的结构如式1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％。

②氯化铁FC的结构如式2所示，以其含量为40％计时，FC溶液中水不溶物质量分数小于等于0.50％。

③聚二甲基二烯丙基氯化铵PDMDAAC的结构如式3所示，为五六环和六元环两种结构单元的混合结构。所用PDMDAAC相对分子质量以特征黏度计为0.5～4.7dL/g(η＝4.7dL/g时，10％质量分数，黏度＞100,000cps或者mPa·s)。

④当所制三元复合混凝剂用于饮用水制备时，AS含量折算为以7.8％计的溶液时，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％；

FC含量折算为以40.0％计的溶液时，所含其它物质或重金属质量分数分别为：砷(As)≤0.0002％，铅(Pb)≤0.001％，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搅拌温度为-5～85℃。

本发明硫酸铝-氯化铁-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应用成分结构和含量明确的AS和FC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PDMDAAC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AS-FC-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＞100,000cps或者mPa·s)或相对分子质量系列化([η]＝0.5～4.7dL/g)有机阳离子高分子聚合物使之形成系列化无机盐与有机阳离子聚合物有不同质量比的三元复合混凝剂。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，可适用多种微污染原水或废水处理，可明显提高对原水的脱浊、除藻和废水的脱色和去除溶解性有机物DOM(可以COD_Cr代表)的功能，特别是在原水处理过程中通过进一步增加絮体密实程度，促进其沉降分离，提高产水能力，提高出水水质等多重功效。

④在AS-PDMDAAC复合体系中，增加少量FC组分后，三元复合混凝剂在原水处理中可进一步提高产生絮团的密实程度、沉降速率，克服原有复合混凝剂的不足。同时，FC用量少，可以避免其使出水带色和腐蚀管阀的固有不足。此外，少量FC存在于高浓度的AS溶液中，弥补了其在低浓度水溶液中易水解的不足。

⑤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，在宽的温度范围内易与无机铝盐AS和铁盐FC的二元混合溶液均匀混合，并可提高AS和FC二元混合溶液中起混凝脱浊等作用的有效成分的稳定性，形成稳定复合物，简化生产工艺，便于使用。

本发明的硫酸铝-氯化铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的应用是将其以任何比例与水稀释后或者直接投加用于原水或废水的混凝处理。当AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂用于饮用水制备时当所制三元复合混凝剂用于饮用水制备时，AS含量折算为以7.8％计的溶液时，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％；FC含量折算为以40.0％计的溶液时，所含其它物质或重金属质量分数分别为：砷(As)≤0.0002％，铅(Pb)≤0.001％，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％。

下面以实施例来进一步说明本发明。

实施例1

结合附图，本发明的硫酸铝-氯化铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂的制备与应用方法为：

第一步，在混合反应釜内置入质量指标符合国家化工行业标准(HG2227-2004)要求的AS，其分子式为Al₂(SO₄)₃·xH₂O，其中：x为自然数。加水调配使其成为AS含量为8.5％±0.5％的溶液；在-5～35℃常温下搅拌该溶液，加入符合国家标准(GB4482-2006)要求的FC干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到铝盐AS含量为8.5％±0.5％，AS的含量与FC含量之比为3∶1的二元混合溶液；

第二步，-5～35℃常温下搅拌该二元混合溶液，并向该溶液中加入固含量以质量分数计为(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PDMDAAC胶体，得到三元混合溶液，使该混合溶液中AS含量为(7.8±0.2)％，AS与PDMDAAC的质量比为2.0∶0.1～2.0∶1；所得三元复合混凝剂中的三组分的比例为：AS∶FeCl₃∶PDMDAAC＝2.0∶0.67∶0.1～2∶0.67∶1。

第三步，-5～35℃常温下，搅拌混合上述三元混合溶液，直到PDMDAAC胶体的溶液完全溶解，得到稳定的AS-FC-PDMDAAC系列三元复合混凝剂溶液。该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，三元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。该复合混凝剂对夏季太湖含藻原水进行混凝处理的脱浊、除藻和除有机污染物(COD_Mn)效果见表1～2。其中，混凝动力学条件按水厂实际条件进行，混凝后沉淀30min取样测上清余浊或其它水质指标。

表1AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂对夏季太湖原水的混凝脱浊效果

(沉淀30min，余浊/NTU，水温28～30℃)

注：沉淀池出水浊度要求小于等于2NTU。

表1中数据可见，达到沉淀池出水要求2NTU时三元复合混凝剂最多可省50％的无机混凝剂投加量。例如，在投加量(以Al₂O₃计，下同)为3.5mg/L时，余浊可从使用AS-FC(2.0∶0.67)的4.75NTU(不达标)，下降到使用AS-FC-PDMDAAC(2.47/2∶0.67∶1)的1.58NTU(达标)；当投加量为7.0mg/L时，余浊从使用AS的1.97NTU(达标)下降到使用三元复合混凝剂AS-FC-PDMDAAC(2.47/2∶0.67∶1)的0.58NTU(远优于达标值)。

表2AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂对夏季太湖原水藻类、氨氮、COD的去除率

由表2中数据可见，在投加量均为8mg/L时，AS沉淀出水浊度为1.55NTU，AF-FC(2∶0.67)沉淀出水浊度降为1.46NTU，同时在除藻率、COD_Mn去除率上有1.32％和3.25％的提高。然而，AS-FC-PDMDAAC三元复合混凝剂能将沉淀出水浊度降至0.37～0.93NTU，同时相对于AF-FC(2∶0.67)进一步将除藻率、COD_Mn去除率提高6.29％～12.91％，3.15％～9.54％。

实施例2

结合附图，本发明的硫酸铝-氯化铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的制备与应用方法为：

第一步，在混合反应釜内置入质量指标符合国家化工行业标准(HG2227-2004)要求的AS，其分子式为Al₂(SO₄)₃·xH₂O，其中：x为自然数。加水调配使其成为AS含量为8.5％±0.5％的溶液；在-5～35℃常温下搅拌该溶液，加入符合国家标准(GB4482-2006)要求的FC干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到铝盐AS含量为8.5％±0.5％，AS的含量与FC含量之比为4∶1的二元混合溶液；

第二步，-5～35℃常温下搅拌该二元混合溶液，并向该溶液中加入固含量以质量分数计为(60±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PDMDAAC胶体，得到三元混合溶液，使该混合溶液中AS含量为(7.8±0.2)％，AS与PDMDAAC的质量比为2.0∶0.1～2.0∶1；所得三元复合混凝剂中的三组分的比例为：AS∶FeCl₃∶PDMDAAC＝2.0∶0.5∶0.1～2∶0.5∶1。

第三步，-5～35℃常温下，搅拌混合上述三元混合溶液，直到PDMDAAC胶体溶液完全溶解，得到稳定的AS-FC-PDMDAAC系列三元复合混凝剂溶液。该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，三元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。该复合混凝剂对夏季太湖含藻原水进行混凝处理的脱浊、除藻、有机污染物(COD_Mn)以及沉淀性能效果见表3～5。其中，混凝动力学条件按水厂实际条件进行，混凝后沉淀30min取样测上清余浊或其它水质指标。

表3三元复合混凝剂与其它混凝剂对夏季太湖原水的混凝脱浊除藻效果对比

注：沉淀池出水浊度要求小于等于2NTU。

由表3中数据可见，配入FC可以使混凝剂AS和AS-PDMDAAC的脱浊和除藻率都有一定提高。例如，在AS投加量为8mg/L时，增加质量分数25％的FC后，就可以使混凝剂AS和AS-PDMDAAC使用后的沉淀出水浊度分别从1.73NTU和0.69NTU降至1.39NTU和0.67NTU，同时除藻率有1.06％和2.11％的提高，说明了FC的增强混凝的作用。

表4沉淀不同时间各混凝剂沉淀出水浊度(NTU)

注：沉淀池出水浊度要求小于等于2NTU。

将表4中沉淀10min的沉淀出水浊度数据减去沉淀30min的浊度数据，可得到沉淀10min和30min的沉淀出水剩余浊度差，见表5。

表5各混凝剂处理夏季太湖水沉淀10min和30min的沉淀出水剩余浊度差(NTU)

从表5可以看出，在沉淀出水浊度达2NTU左右的投加量附近，沉淀10min和30min的沉淀出水剩余浊度差呈现如下大小排序：AS＞AS-FC＞AS-PDMDAAC＞AS-FC-PDMDAAC。沉淀10min和30min的沉淀出水剩余浊度差小，说明混凝剂产生絮团密实易沉淀，在较短时间就能达到好的除浊效果。因此，在AS-PDMDAAC复合混凝剂中加入FC后，提高了产生絮团的密实程度，克服了原有以AS为基的AS-PDMDAAC复合混凝剂的固有缺点。

实施例3

结合附图，本发明的硫酸铝(AS)-氯化铁(FC)-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)复合混凝剂的制备与应用方法为：

第一步，在混合反应釜内置入质量指标符合国家化工行业标准(HG2227-2004)要求的AS，其分子式为Al₂(SO₄)₃·xH₂O，其中：x为自然数。加水调配使其成为AS含量为5.0％±0.5％的溶液；在80±5℃加热条件下搅拌该溶液，加入符合国家标准(GB4482-2006)要求的FC干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到铝盐AS含量为5.0％±0.5％，AS的含量与FC含量之比为5∶1的二元混合溶液；

第二步，80±5℃加热条件下搅拌该二元混合溶液，并向该二元混合溶液中加入固含量以质量分数计为(92±2)％，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PDMDAAC干粉和水，得到三元混合溶液，使该混合溶液中AS含量为(4.5±0.5)％，AS与PDMDAAC的质量比为2.0∶0.1～2.0∶1.0；所得三元复合混凝剂中的三组分的比例为：AS∶FeCl₃∶PDMDAAC＝2.0∶0.4∶0.1～2.0∶0.4∶1.0。

第三步，80±5℃加热条件下搅拌上述三元混合溶液，直到PDMDAAC干粉完全溶解，得到稳定的AS-FC-PDMDAAC系列三元复合混凝剂溶液。该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，三元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。该复合混凝剂对冬季太湖原水进行混凝处理的脱浊、除藻效果见表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取样测上清余浊和藻含量并计算除藻率。

表6A-F-PDM复合药剂对冬季太湖加氯原水的混凝除藻实验

注：沉淀池出水浊度要求小于等于2NTU。

表6中数据可见，处理冬季太湖加氯原水时，三元复合混凝剂的脱浊除藻效果较AS-FC都有显著提高。例如，在投加量为3.0mg/L时，沉淀出水浊度可从使用AS-FC(2.0∶0.4)的5.55NTU(不达标)下降到使用三元复合混凝剂的1.21(达标)～3.46NTU，除藻率从82.50％提高到87.67％～96.61％。

表7A-F/PDM复合药剂对冬季太湖原水的混凝除藻实验

注：沉淀池出水浊度要求小于等于2NTU。

表7中数据可见，处理冬季太湖原水时，三元复合混凝剂的脱浊除藻效果明显。例如，在投加量为3.0mg/L时，沉淀出水浊度可从使用AS-FC(2.0∶0.4)的4.31NTU(不达标)下降到使用三元复合混凝剂的1.09(达标)～2.86NTU，除藻率从75.09％提高到84.67％～91.82％。

Claims

1.一种硫酸铝-氯化铁-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Al₂(SO₄)₃干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到Al₂(SO₄)₃的饱和溶液，在常温或加热条件下搅拌该溶液，加入FeCl₃干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到铝盐Al₂(SO₄)₃含量为4.5％～9.0％，Al₂(SO₄)₃的含量与FeCl₃含量比为2.0∶1.00～2.0∶0.25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0.5～4.7dL/g的PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计分别为20％～75％或(92±2)％，得到三元混合溶液，并使该混合溶液中Al₂(SO₄)₃含量为4.0％～8.0％，Al₂O₃与PDMDAAC的质量比为2.0∶0.1～2.0∶1.0；即Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、PDMDAAC三组分的质量比例为：Al₂(SO₄)₃∶FeCl₃∶PDMDAAC＝2.0∶(0.25～1.00)∶0.1～2.0∶(0.25～1.00)∶1.0；

(3)在常温或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Al₂(SO₄)₃-FeCl₃-PDMDAAC三元复合混凝剂；上述铝盐Al₂(SO₄)₃含量以Al₂O₃质量分数计；FeCl₃含量以FeCl₃质量分数计。

2.一种硫酸铝-氯化铁-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Al₂(SO₄)₃干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到Al₂(SO₄)₃的饱和溶液，在常温或加热条件下搅拌该溶液，加入FeCl₃干粉或溶液，搅拌下继续加水调配得到二元混合溶液；二元混合溶液中的铝盐Al₂(SO₄)₃含量为4.5％～9.0％，Al₂(SO₄)₃的含量与FeCl₃含量之比为2.0∶1.00～2.0∶0.25；

(2)在常温或加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入PDMDAAC胶体，或者在加热条件下搅拌该二元混合溶液，加入PDMDAAC干粉，得到三元混合溶液，继续搅拌该混合溶液直到PDMDAAC胶体完全溶解，得到稳定的Al₂(SO₄)₃-FeCl₃-PDMDAAC三元复合混凝剂；上述铝盐Al₂(SO₄)₃含量以Al₂O₃质量分数计；FeCl₃含量以FeCl₃质量分数计；加入的PDMDAAC胶体或干粉特征黏度值范围为0.5～4.7dL/g，其固含量以质量分数计分别为20％～75％或(92±2)％；Al₂(SO₄)₃-FeCl₃-PDMDAAC三元复合混凝剂中，Al₂(SO₄)₃含量为4.0％～8.0％，Al₂(SO₄)₃与PDMDAAC的质量比为2.0∶0.1～2.0∶1；即Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、PDMDAAC三组分的比例为：Al₂(SO₄)₃∶FeCl₃∶PDMDAAC＝2.0∶(0.25～1)∶0.1～2.0∶(0.25～1)∶1.0；

3.根据权利要求2所述的硫酸铝-氯化铁-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：常温或加热条件下搅拌的温度为-5～35℃或35～85℃。

4.一种对权利要求1所述的硫酸铝-氯化铁-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：Al₂(SO₄)₃-FeCl₃-PDMDAAC三元复合混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于各类受微污染、含藻、高温高浊或低温低浊原水的混凝处理和废水、污水的处理以及污、淤泥脱水处理过程。

5.根据权利要求4所述的硫酸铝-氯化铁-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Al₂(SO₄)₃-FeCl₃-PDMDAAC三元复合混凝剂用于饮用水制备时，当所制三元复合混凝剂用于饮用水制备时，AL2(SO4)3含量折算为以7.8％计的溶液时，所含其他物质质量分数分别为：砷(As)≤0.0002％，铅(Pb)≤0.0005％，镉(Cd)≤0.0001％，汞(Hg)≤0.00001％，六价铬(Cr⁶⁺)≤0.0005％；FeCl₃含量折算为以40.0％计的溶液时，所含其它物质质量分数分别为：砷(As)≤0.0002％，铅(Pb)≤0.001％，镉(Cd)≤0.0001％，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％。