CN104891620A - 一种复合聚合氯化铝及其制备方法 - Google Patents

一种复合聚合氯化铝及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104891620A
CN104891620A CN201510339980.2A CN201510339980A CN104891620A CN 104891620 A CN104891620 A CN 104891620A CN 201510339980 A CN201510339980 A CN 201510339980A CN 104891620 A CN104891620 A CN 104891620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
chloride
water
pahc
aluminum chloride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510339980.2A
Other languages
English (en)
Inventor
彭振啟
余皆亨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi First Renewable Resources And Environmental Protection Technology Co Ltd
Original Assignee
Guangxi First Renewable Resources And Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi First Renewable Resources And Environmental Protection Technology Co Ltd filed Critical Guangxi First Renewable Resources And Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority to CN201510339980.2A priority Critical patent/CN104891620A/zh
Publication of CN104891620A publication Critical patent/CN104891620A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明属于水净化领域，公开了一种复合聚合氯化铝及其制备方法。该方法采用金属铝与盐酸进行酸化水解反应，得到高分子羟基氯化铝，所述高分子羟基氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵PDM与聚硅酸PS复配，熟化后，得到目标产物复合聚合氯化铝。由于通过加入PS，将PAHC与PDM进行了良好的复合，解决了常规水处理絮体沉降速度慢，水质脱色差，形成的胶团分子疏松，水体残铝量较高，具有累积生物毒性以及净化效率不高等不足，在实际试验中，COD、固体悬浮物SS值都有明显改善，市场前景较好。

Description

一种复合聚合氯化铝及其制备方法
技术领域
本发明属于水净化领域，尤其是涉及一种复合聚合氯化铝及其制备方法。
背景技术
聚合氯化铝，简称PAC，主要应用在工业污水、自来水给水净化等领域，此两个领域的消费量约占消费总量的70％。在工业污水净化中使用比例占40％以上，自来水给水净化及生活污水处理中使用比例在30％左右，工业循环水及江河水库净化占20％，其他占10％。
随着国家对环保治理要求的进一步提高，聚合氯化铝在工业污水处理中的使用量仍将大幅度提高。近年来，我国聚合氯化铝行业发展迅速，生产企业已达到300家以上，2005年产能达17万吨/年(以氧化铝含量30％固体产品计)。但生产企业规模偏小，年产量以2000～5000吨居多；且产业发展区域特征明显，主要分布在河南、山东、江浙等地区，在河南巩义地区已形成了基地式的产业群，生产企业达77家，年产量占全国的30％以上。我国拥有丰富的原料来源，使聚合氯化铝生产成本相对较低。
聚合氯化铝生产工艺路线多，最初以铝灰作原料，后用粘土矿、高岭土矿和铝土矿，现在因为国内外市场上对产品质量指标的要求不断提高，我国所用原料已逐步转向氢氧化铝。目前，国内固体产品多采用滚筒干燥，技术处于较低水平。
近年来我国净水剂行业发展较快，但是仍有巨大的潜在市场有待开发。随着城镇化、工业化加速，生活污水及工业污水在不断增加，这已经成为水污染的主要污染源，其中当前生活污水的排放量远远超过了工业污水。据统计，2012年全国废水排放总量684.8亿吨，其中工业废水排放量221.6亿吨，比上年减少4.0％；城镇生活污水(含)排放量463.2亿吨，比上年增加8.1％。
2013年9月份，环保部常务会议对《清洁水计划》展开讨论，其整体投入或将大于大气污染防治，达到2万亿元。具体的关注点包括：饮用水安全及水源地保护；城市污水排放标准与地表水环境质量挂钩；高耗能企业级工业园区废水治理。因此，后期国家将进一步加大废水污染防治，重点流域水污染防治及生态修复，以及地下水污染治理的投资力度，这也预示着水处理行业除了拥有广阔的市场空间外，还将迎来历史性发展机遇。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供效果更好的水净化剂。
本发明的目的是这样实现的：
一种复合聚合氯化铝的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：金属铝与盐酸进行酸化水解反应，得到高分子羟基氯化铝；
步骤二：将步骤一中所述高分子羟基氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚硅酸复配，熟化后，得到复合聚合氯化铝。
步骤一中的高分子羟基氯化铝简称PAHC，步骤二中的聚硅酸简称PS，聚二甲基二烯丙基氯化铵简称PDM，本发明中的目标产物也就是复合聚合氯化铝简称PAHSiC。
在步骤一中，盐酸的质量分数为20-30％，金属铝与盐酸酸化水解反应在常压下进行，温度为70-100℃，反应2-6小时。
在步骤一中，得到高分子羟基氯化铝后进行磁化除铁处理，保证质量分数Fe≤50ppm。
在步骤二中，熟化时间15-20小时，温度为60-80℃。
PDM是一种水溶性阳离子型有机高分子絮凝剂，其分子结构式如图1所示，其分子质量易于控制，无毒高效。CAS号：26062-79-3，分子式：(C8H16NCl)n，也称为聚二烯丙基二甲基氯化铵，PolyDADMAC，PolyDMDAAC，PNNDAAC，PMADMAC。
PDM的理化基本性能为：外观为无色至淡黄色粘稠液体，安全、无毒、易溶于水、不易燃、凝聚力强、水解稳定性好、不成凝胶，对pH值变化不敏感，有抗氯性。凝固点约-2.8℃，比重约1.04g/cm，分解温度280-300℃。
本发明所述PAHC在步骤一中的反应原理如下。
Al(OH)3是难溶解的晶体，它们聚合在一起形成胶核(可能有几十至几百个分子)，胶核表面吸附了溶液中的一些H+离子，这部分H+离子成为电位形成离子。由于静电引力的作用，电位形成离子H+吸引了数目相同的反离子Cl-，由于与胶核吸引的紧密程度不一样，反离子Cl-分布在吸附层与扩散层，这样就可写出氢氧化铝胶团的结构式，如图2所示。
在图2中，m代表胶核中的分子数，n代表被吸附在胶粒上的电位形成离子数，(n-x)代表吸附层中反离子数，x代表扩散层内的自由反离子数。
步骤一中，反应物经过酸溶、水解、聚合、熟化一系列过程，得到了碱化度较高的PAHC溶液。
胶团的形成用下述反应式来说明。
Al2(OH)5Cl+HCl→Al2(OH)4Cl2+H2O
Al2(OH)4Cl+HCl→Al2(OH)3Cl3+H2O
金属铝在于盐酸反应时，先去除金属铝表面的氧化铝层，冲洗干净后再进行酸化水解反应。
为了得到适应性和效果更加优异的净水混凝剂，我们将PAHC与PDM、PS复配，得到一种新型的复合聚合氯化铝，即PAHSiC。
此时制备得到的PAHSiC为液体，为了不同的使用要求，可以经过喷雾干燥工艺，得到固体的成品。
PAHC中混合PDM的原因：单独的PAHC在使用过程中，絮体沉降速度慢，水质脱色差，形成的胶团分子疏松，水体残铝量较高，具有累积生物毒性。而PDM本身分子链大，有较好的助凝性，与PAHC结合后，有更加优异的性能。
反应体系中加入聚硅酸的原因：由于PAHC和PDM均为阳离子型的高分子，二者不易复配，我们在多次试验后，验证出，在其中加入聚硅酸，聚硅酸为无机阴离子聚合物，而且具有较好的粘附架桥能力，可以达到良好的效果。
使用中，高分子羟基氯化铝PAHC、聚二甲基二烯丙基氯化铵PDM与聚硅酸PS的摩尔比为(2-3)：(0.02-0.1)：(0.1-1)，即PAHC：PDM：PS＝(2-3)：(0.02-0.1)：(0.1-1)。
当PAHC：PDM：PS＝2.5：0.05：0.5时，使用效果最优。
本发明优点：
本发明反应条件温和，易于实现，方案中，通过加入PS，将PAHC与PDM进行了良好的复合，解决了单独使用PAHC时，絮体沉降速度慢，水质脱色差，形成的胶团分子疏松，水体残铝量较高，具有累积生物毒性等不足。
在实际试验中，目标产物PAHSiC，在水处理方面，COD、固体悬浮物(即SS值)都有明显改善，市场前景好。
附图说明
图1为本发明所述PDM分子结构式。
图2为本发明所述PAHC胶团结构式。
图3为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将2.5mol的金属铝置于20％的盐酸中，常压下，在反应釜中反应2h，温度为100℃，得到PAHC。
将上述PAHC与0.05molPDM、0.5molPS置于合成釜中，常压下，温度为60℃，熟化15h，得到目标产物PAHSiC。
实施例2
按实施例1的方法，改变PAHC、PDM、PS的比例，得到各种比例复配的PAHSiC产物。
实施例3
PAHSiC与PAHC、PAC的水处理试验比较实验。
其中，PAHSiC和PAHC来源于实施例1，PAC为市售常规聚合氯化铝。
处理各种水的方法为：按量在1L水中加入水处理剂，400转/min搅拌1分钟，150转/min搅拌1.5分钟，80转/min搅拌1.5分钟，30转/min搅拌2.5分钟，静置6分钟，然后进行各项指标检测。
结果如表1所示。
表1 PAHSiC与PAHC、PAC对江河水、水库水、工业水的处理对比试验
实施例3
PAHSiC与PAC的脱色对比试验。
其中，PAHSiC来源于实施例1，PAC为市售常规聚合氯化铝。
待处理水质为水库水，原始数据为COD13.85mg/L、色度28倍。
依照实施例3的处理水方法，测试脱色对比数据如下表2。
表2 PAHSiC与PAC脱色对比试验
上述实验结果表明，加入有机阳离子PDM与无机阴离子的PS，不仅是加大了分子链的延长，而且在电中和能力及吸附架桥能力上都有较大提升，优越于传统PAC产品。

Claims (8)

1.一种复合聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：金属铝与盐酸进行酸化水解反应，得到高分子羟基氯化铝；
步骤二：将步骤一中所述高分子羟基氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚硅酸复配，熟化后，得到复合聚合氯化铝。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，盐酸的质量分数为20-30％，酸化水解反应在常压下，温度为70-100℃，反应2-6小时。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，熟化时间15-20小时，温度为60-80℃。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，得到高分子羟基氯化铝后进行磁化除铁处理，保证质量分数Fe≤50ppm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子羟基氯化铝、所述阳离子型有机高分子絮凝剂与所述聚硅酸的摩尔比为(2-3)：(0.02-0.1)：(0.1-1)。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子羟基氯化铝、所述阳离子型有机高分子絮凝剂与所述聚硅酸的摩尔比为2.5：0.05：0.5。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，得到的复合聚合氯化铝通过喷雾干燥工艺得到固体复合聚合氯化铝。
8.权利要求1至7任一项所述制备方法制备的复合聚合氯化铝。
CN201510339980.2A 2015-04-16 2015-06-18 一种复合聚合氯化铝及其制备方法 Pending CN104891620A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510339980.2A CN104891620A (zh) 2015-04-16 2015-06-18 一种复合聚合氯化铝及其制备方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2015101799181 2015-04-16
CN201510179918 2015-04-16
CN201510339980.2A CN104891620A (zh) 2015-04-16 2015-06-18 一种复合聚合氯化铝及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104891620A true CN104891620A (zh) 2015-09-09

Family

ID=54024658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510339980.2A Pending CN104891620A (zh) 2015-04-16 2015-06-18 一种复合聚合氯化铝及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104891620A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109081412A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 南京工业大学 一种聚合氯化铝镁混凝剂的制备方法及其应用
CN113735153A (zh) * 2021-09-07 2021-12-03 江苏宜净水处理化学品有限公司 一种羟基氯化铝及其制备方法和应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1157740A (ja) * 1997-08-25 1999-03-02 Ebara Corp 水の凝集処理方法
CN101343099A (zh) * 2007-07-10 2009-01-14 南京理工大学 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
CN102079565A (zh) * 2009-11-27 2011-06-01 南京理工大学 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
CN102115240A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 南京理工大学 聚合硫酸铝-支链化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
CN102134117A (zh) * 2010-01-21 2011-07-27 北京大学 一种新型高效复合絮凝剂的制备方法
CN102441322A (zh) * 2010-10-12 2012-05-09 中国石油化工股份有限公司 一种烟气脱硫并副产絮凝剂的方法
CN102491475A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 天津工业大学 一种废水处理絮凝剂及其制备方法和用途
CN103351047A (zh) * 2013-07-30 2013-10-16 重庆大学 一种有机-无机杂化絮凝剂及其制备方法
CN103864188A (zh) * 2014-03-04 2014-06-18 长沙理工大学 一种无机复合絮凝剂聚硅酸氯化铝铁的制备方法
CN104118925A (zh) * 2014-08-08 2014-10-29 中国船舶重工集团公司第七○二研究所 一种复合型高效无机凝聚剂

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1157740A (ja) * 1997-08-25 1999-03-02 Ebara Corp 水の凝集処理方法
CN101343099A (zh) * 2007-07-10 2009-01-14 南京理工大学 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
CN102079565A (zh) * 2009-11-27 2011-06-01 南京理工大学 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
CN102115240A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 南京理工大学 聚合硫酸铝-支链化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
CN102134117A (zh) * 2010-01-21 2011-07-27 北京大学 一种新型高效复合絮凝剂的制备方法
CN102441322A (zh) * 2010-10-12 2012-05-09 中国石油化工股份有限公司 一种烟气脱硫并副产絮凝剂的方法
CN102491475A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 天津工业大学 一种废水处理絮凝剂及其制备方法和用途
CN103351047A (zh) * 2013-07-30 2013-10-16 重庆大学 一种有机-无机杂化絮凝剂及其制备方法
CN103864188A (zh) * 2014-03-04 2014-06-18 长沙理工大学 一种无机复合絮凝剂聚硅酸氯化铝铁的制备方法
CN104118925A (zh) * 2014-08-08 2014-10-29 中国船舶重工集团公司第七○二研究所 一种复合型高效无机凝聚剂

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何文杰等: "《安全饮用水保障技术》", 31 March 2006 *
王艳等: ""聚合氯化铝絮凝剂的制备方法研究进展"", 《应用化工》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109081412A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 南京工业大学 一种聚合氯化铝镁混凝剂的制备方法及其应用
CN109081412B (zh) * 2018-09-10 2021-10-22 南京工业大学 一种聚合氯化铝镁混凝剂的制备方法及其应用
CN113735153A (zh) * 2021-09-07 2021-12-03 江苏宜净水处理化学品有限公司 一种羟基氯化铝及其制备方法和应用
CN113735153B (zh) * 2021-09-07 2022-08-16 江苏宜净水处理化学品有限公司 一种羟基氯化铝及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100579913C (zh) 聚合硫酸铁复合混凝剂及其应用
CN105540797A (zh) 高效水处理复合絮凝剂
CN102976458B (zh) 复配精制硅藻土污水脱磷处理药剂
CN102328979B (zh) 一种基于胶原蛋白改性的阳离子絮凝剂及其制备方法
CN105523620B (zh) 一种聚硅硫酸铁基无机-有机复合絮凝剂及其制备方法
CN101003390A (zh) 聚硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法
CN112723512B (zh) 一种复合絮凝剂的制备方法和应用
CN105016494A (zh) 一种复合水处理剂
CN108946896A (zh) 一种高效环保型矿物净水剂及其制备方法
CN102153183A (zh) 纳米氧化铁-阳离子聚电解质耦合多元复合絮凝剂
Liu et al. Flocculation performance of alginate grafted polysilicate aluminum calcium in drinking water treatment
Wei et al. Removal of direct dyes by coagulation: Adaptability and mechanism related to the molecular structure
CN102689906B (zh) 一种利用铝箔酸、铁酸制备聚合硅酸氯化铝铁的方法
CN106927549A (zh) 一种造纸废水用复配絮凝剂及其制备方法
CN104891620A (zh) 一种复合聚合氯化铝及其制备方法
CN103304016B (zh) 一种利用凹凸棒石制备杂化絮凝剂的方法
CN104973668A (zh) 一种有机改性聚合硫酸铁净水剂的制备方法
CN108394976B (zh) 一种上浮型絮凝剂及其制备方法
CN111995020B (zh) 一种聚合氯化镁铝铈混凝剂的制备方法
CN113104900A (zh) 一种复合型聚合氯化铝铁絮凝除磷剂及其制备方法
CN102583672B (zh) 具有废水除臭絮凝功能的聚硅酸硫酸铁铜组合物及制备方法
Zeng et al. Experimental study on chitosan composite flocculant for treating papermaking wastewater
CN109179605A (zh) 聚合氯化铁的制备方法及其应用
CN105000685A (zh) 一种化学水处理剂
CN106430510A (zh) 一种用于石油钻井废水配浆回用的试剂及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150909