CN102557218B - 一种含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

一种含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂，其包括无机絮凝剂和有机絮凝剂，按照质量分数计，所述无机絮凝剂的质量分数为20-80％，所述有机絮凝剂的质量分数为80-20％。本发明的复合絮凝剂，发挥混凝作用的无机成分和助凝作用的有机成分同时投加，避免了分步投加的不便。非离子和阴离子的同时使用增加了水解度的维度，提高了电中和效率。由于阴离子具有分子量高、分子链长、粘度大的特点，非离子分子量相比稍低，分子链较短、粘度较小，使得吸附架桥和网捕的密度更大，处理废水产生的絮团大，出水水质更清。

Description

一种含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种化工制剂及其制备方法，尤其涉及一种含有多种聚丙烯酰胺的无机有机复合絮凝剂及其制备方法。
背景技术
絮凝是水处理领域中普遍采用的高效、简单的方法，现在常用的絮凝剂都存在着各自的缺点或不足。尤其在一些特殊领域，单纯的阴离子不能很好的起到絮凝效果。
因此常用的为无机-有机复合絮凝剂，对无机-有机复合絮凝剂研究最多的是聚合铝、铁类无机高分子与聚丙烯酰胺复合絮凝剂。
中国公开专利CN1821114A号，公开了一种硫酸铝、熟石灰等复合絮凝剂的制备方法。该絮凝剂包括：硫酸铝、熟石灰、聚丙烯酰胺阳离子和阴离子；氧化钒。在高色度污水的状态下可添加活性炭。工艺过程为将硫酸铝和熟石灰均匀混合；将聚丙烯酰胺阳离子与阴离子混合均匀后再加入氧化钒催化剂混合均匀；将硫酸铝与熟石灰的混合物与聚丙烯酰胺和氧化钒混合物再混合均匀，即得到所需的絮凝剂。
普通无机-聚丙烯酰胺复合絮凝剂，虽然可增强絮凝效果，提高稳定性，延长胶凝期，但其在配方中有阴阳离子产品的加入，无疑使水处理产品的水解度或电荷密度有所下降。通常在污水处理中，悬浮固体颗粒带负电荷，加入PAC混凝之后，再加入复合絮凝剂处理。水解度或电荷密度的减少势必影响SS和有机物的去除率。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种含有多种聚丙烯酰胺的有机复合絮凝剂，解决水处理过程中絮凝状况不佳的情况。
本发明提供的由多种无机絮凝剂、阴离子和非离子聚丙烯酰胺复合而成的有机高分子絮凝剂，既可增加水解度的维度，又可起协同增效作用。此种絮凝剂成本低，无污染，目前已商业化。
本发明的技术方案如下：
一种含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂，其包括无机絮凝剂和有机絮凝剂，按照质量分数计，所述无机絮凝剂的质量分数为20～80％，所述有机絮凝剂的质量分数为80～20％。
本发明的另一方面，所述无机絮凝剂由硫酸铵、硫酸钠、硅酸钠、钾明矾和4A沸石组成，所述无机絮凝剂中各组分质量分数为：4A沸石40～60％，碳酸钠5～15％，硫酸钠15～25％，硅酸钠5～10％，钾明矾5～15％。
其中4A沸石的化学式为：Na12Al12Si12O48·27H2O，是由硅氧和铝氧四面体组成的三维骨架状结构化合物，属立方晶系。
本发明的另一方面，所述有机絮凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺，按照质量分数计，所述阴离子聚丙烯酰胺的质量分数为67-99％，所述非离子聚丙烯酰胺的质量分数为33-1％。
本发明的另一方面，所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1600万-1900万，水解度为16.00-25.00％的PAM1；所述非离子聚丙烯酰胺的分子量为1000万-1200万，水解度为3.00-5.00％的PAM2。
本发明包括如下步骤：
步骤1，将除4A沸石外的所述无机絮凝剂按比例加入第一搅拌槽，加入2％-3％清水，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15-25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，达到一定水分后再进入第二级振动流化床干燥，干燥温度控制在50-100℃，得到的无机絮凝剂混合物，搅拌后，输送至第一储存槽(1)；
步骤2，将所述有机絮凝剂按比例加入第二搅拌槽，搅拌得到有机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)；
步骤3，将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽，按比例加入4A沸石，搅拌后得到混合物，输送至第三储存槽(3)；
步骤4，将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按比例混合，搅拌，得到成品。
优选地，所述步骤2为将阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺按比例加入第二搅拌槽②，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃，搅拌得到有机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)。
优选地，所述步骤3为将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽③，按比例加入无机絮凝剂成分之一的4A沸石，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15-25分钟后出料，混合物输送至第三储存槽(3)。
优选地，所述步骤4为将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按比例混合，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15-25分钟后出料，得到成品。
APAM(阴离子聚丙烯酰胺)是一类重要的水溶性高分子聚合物，由于分子结构上的特性，阴离子聚丙烯酰胺具有特殊的物理化学性质，易通过接枝或交联得到支链或网状结构的多种改性物。加之其分子链上带有可电离的负电荷基团，在水中可电离成阴离子和小的阳离子。阴离子聚丙烯酰胺及其衍生物广泛应用于国民经济各个行业。
聚丙烯酰胺的水解度是指PAM中所含阴离子丙烯酸单元的比例。非离子聚丙烯酰胺因其分子链上的酰胺基极易水解，而具有阴离子型的电性。非离子型聚丙烯酰胺的水解度通常小于等于5％。而阴离子型聚丙烯酰胺的水解度较高。
本发明提供的无机-多种聚丙烯酰胺复合絮凝剂具有应用范围广，pH适应性强，实用性强，无污染的特点。
本发明的有益效果为：
本发明的复合絮凝剂，发挥混凝作用的无机成分和助凝作用的有机成分同时投加，避免了分步投加的不便。非离子和阴离子的同时使用增加了水解度的维度，提高了电中和效率。由于阴离子具有分子量高、分子链长、粘度大的特点，非离子分子量相比稍低，分子链较短、粘度较小，使得吸附架桥和网捕的密度更大，处理废水产生的絮团大，出水水质更清。经客户实践，有良好的社会经济效益。
本发明无机絮凝剂、阴离子和非离子聚丙烯酰胺复合而成的絮凝剂，既增加了水解度的维度，又可起协同增效作用。此种絮凝剂成本低，无污染，目前已商业化。
附图说明
本发明一种含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂制备方法的流程图。
具体实施方式：
参见图1，本发明的复合絮凝剂的制备工艺为：
本发明包括如下步骤：
步骤1，将无机絮凝剂除4A沸石外的成分按选定的配比加入第一搅拌槽①，加入2％～3％清水，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，达到一定水分后再进入第二级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。得到的混合物，输送至第一储存槽(1)；
步骤2，将阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺按比例加入第二搅拌槽②，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。搅拌得到有机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)；
步骤3，将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽③，按比例加入无机絮凝剂成分之一的4A沸石，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，混合物输送至第三储存槽(3)；
步骤4，将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按比例混合，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，得到成品。
优选的，本发明还可以通过以下几个优选的具体实施例中的配比进行实施，且得到各自不同的污水处理效果。
实施例1：
将无机絮凝剂除4A沸石外的成分按选定的配比(碳酸钠5％，硫酸钠15％，硅酸钠5％，钾明矾15％)加入第一搅拌槽①，加入2％～3％清水，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，达到一定水分后再进入第二级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。得到的混合物，输送至第一储存槽(1)；
步骤2，将阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺按选定的配比(阴离子聚丙烯酰胺67％，非离子聚丙烯酰胺33％)加入第二搅拌槽②，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。搅拌得到有机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)；
步骤3，将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽③，按选定的配比加入无机絮凝剂成分之一的4A沸石(占无机成分60％)，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，混合物输送至第三储存槽(3)；
步骤4，将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按选定的配比混合(第一储存槽(1)内的混合物80％，第三储存槽(3)内的混合物20％)，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，得到成品。
制备出的无机-多种聚丙烯酰胺复合絮凝剂应用于某污水处理厂，进水COD(化学需氧量)为1800-2500mg/L，SS为50-100mg/L。投加本发明所述无机-多种聚丙烯酰胺复合絮凝剂40ppm于初沉池后，混合均匀后进入生化系统的污水COD为1000-1500mg/L，SS为20-40mg/L，降低了后续处理的泥量。
实施例2：
将无机絮凝剂除4A沸石外的成分按选定的配比(碳酸钠10％，硫酸钠20％，硅酸钠5％，钾明矾15％)加入第一搅拌槽①，加入2％～3％清水，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，达到一定水分后再进入第二级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。得到的混合物，输送至第一储存槽(1)；
步骤2，将阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺按选定的配比(阴离子聚丙烯酰胺80％，非离子聚丙烯酰胺20％)加入第二搅拌槽②，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。搅拌得到有机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)；
步骤3，将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽③，按选定的配比加入无机絮凝剂成分之一的4A沸石(占无机成分60％)，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，混合物输送至第三储存槽(3)；
步骤4，将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按选定的配比混合(第一储存槽(1)内的混合物40％，第三储存槽(3)内的混合物60％)，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，得到成品。
制备出的无机-多种聚丙烯酰胺复合絮凝剂应用于某厂洗煤污水处理，水质SS为300-600mg/L。投加本发明所述无机-多种聚丙烯酰胺复合絮凝剂80ppm后，SS降低为15-30mg/L，水质较清。
实施例3：
将无机絮凝剂除4A沸石外的成分按选定的配比(碳酸钠10％，硫酸钠20％，硅酸钠5％，钾明矾25％)加入第一搅拌槽①，加入2％～3％清水，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，达到一定水分后再进入第二级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。得到的混合物，输送至第一储存槽(1)；
步骤2，将阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺按选定的配比(阴离子聚丙烯酰胺90％，非离子聚丙烯酰胺10％)加入第二搅拌槽②，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃。搅拌得到有机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)；
步骤3，将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽③，按选定的配比加入无机絮凝剂成分之一的4A沸石(占无机成分40％)，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，混合物输送至第三储存槽(3)；
步骤4，将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按选定的配比混合(第一储存槽(1)内的混合物60％，第三储存槽(3)内的混合物40％)，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15～25分钟后出料，得到成品。
制备出的无机-多种聚丙烯酰胺复合絮凝剂应用于某钢铁厂污水处理，水质SS为500-800mg/L。投加本发明所述无机-多种聚丙烯酰胺复合絮凝剂100ppm后，SS降低为10mg/L以下，水质较清。
上述具体实施例仅为本发明所优选的几个实施方式，不应当认为本发明仅能采取上述几项实施例，所有基于本发明权利要求所限定技术特征，且结合本领域技术人员的认知范围内所能够实现的常规改变或改进的技术方案，均应当认为落入本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂，其特征在于：其由无机絮凝剂和有机絮凝剂组成，按照质量分数计，所述无机絮凝剂的质量分数为20-80％，所述有机絮凝剂的质量分数为20-80％； 
所述无机絮凝剂由碳酸钠、硫酸钠、硅酸钠、钾明矾和4A沸石组成，所述无机絮凝剂各组分的质量分数为：4A沸石40-60％，碳酸钠5-15％，硫酸钠15-25％，硅酸钠5-10％，钾明矾5-15％； 
所述有机絮凝剂由阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺组成，按照质量分数计，所述阴离子聚丙烯酰胺的质量分数为67-99％，所述非离子聚丙烯酰胺的质量分数为33-1％；
所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1600万-1900万，水解度为16.00-25.00％；所述非离子聚丙烯酰胺的分子量为1000万-1200万，水解度为3.00-5.00％。 
2.一种根据权利要求1所述的含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂的制备方法，其包括如下步骤： 
步骤1，将除4A沸石外的所述无机絮凝剂按比例加入第一搅拌槽，加入2％-3％清水，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15-25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，达到一定水分后再进入第二级振动流化床干燥，干燥温度控制在50-100℃，得到的无机絮凝剂混合物，搅拌后，输送至第一储存槽(1)； 
步骤2，将所述有机絮凝剂按比例加入第二搅拌槽，搅拌得到有机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)； 
步骤3，将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽，按比例加入4A沸石，搅拌后得到混合物，输送至第三储存槽(3)； 
步骤4，将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按比例混合，搅拌，得到成品。 
3.根据权利要求2所述的含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2为将阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺按比例加入第二搅拌槽，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15-25分钟后出料，通过运输带送入第一级振动流化床干燥，干燥温度控制在50～100℃，搅拌得到有 机絮凝剂混合物，输送至第二储存槽(2)。 
4.根据权利要求2所述的含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3为将第二储存槽(2)内的混合物输送至第三搅拌槽，按比例加入无机絮凝剂成分之一的4A沸石，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15-25分钟后出料，混合物输送至第三储存槽(3)。 
5.根据权利要求2所述的含有多种聚丙烯酰胺的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4为将第一储存槽(1)内的混合物和第三储存槽(3)内的混合物按比例混合，在常温常压下以25转/分钟的速度搅拌15-25分钟后出料，得到成品。 
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