CN107986417A - 一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，本发明中对活化后的海泡石进行超细粉碎，有利于高长径比海泡石纤维的获得，使纤维具有更大的比表面积、优异的吸附性能；之后将改性后的海泡石纤维与淀粉混合接枝聚丙烯酰胺，在共聚物分子链上含有很多的‑NH2、‑OH基团，可以与水中污染物通过离子交换、氢键和范德华力等作用产生吸附架桥现象，导致污水中的污染物颗黏合聚集，形成较大的絮凝矾花，这种化学吸附作用与海泡石纤维的物理吸附作用相结合，提高了絮凝剂的吸附性能和沉淀性能，具有更好的絮凝脱稳性能、较强的环境适应能力以及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及絮凝剂领域，具体涉及一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法。
背景技术
纸产业是我国重要工业产业之一，现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤。造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程，制浆产生的造纸废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达5-40g/L，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的造纸废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的造纸废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。
絮凝剂沉淀是目前采用比较多的处理工业废水的方法，通过向废水中加入絮凝剂，可以有效的去除废水中的悬浮物、溶解性的化学耗氧物（COD）以及生物耗氧物（BOD），从而达到净化污水的目的。絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。国内现在的污水絮凝剂具有价格较高、不易降解、对环境不友好等缺陷。
所以开发一种絮凝效果好、价格便宜且易降解的絮
凝剂是十分必要的，具有极大的经济效益和社会效益。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，制备的絮凝剂具有絮凝效果良好、原料易降解、价格便宜等特点，降低生产成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）海泡石的酸化处理：
将8-24重量份海泡石加入到100-400份蒸馏水中，在常温下搅拌5-8小时水化，静置20-40分钟，抽滤干燥后，加入一定浓度的强酸溶液中，混合均匀后，在65-80℃温度下进行热酸处理10-18小时，静置沉淀后，用去离子水清洗数次，抽滤后放入烘箱中干燥，得到酸化改性后的海泡石；
（2）分散、粉碎：
再使用分散机在2000-3000r/min的条件下，对酸化海泡石进行分散50-70分钟，抽滤，水洗至中性，得到滤饼，之后采用超音速气流粉碎设备中对滤饼进行粉碎，得到超细粉碎后的海泡石纤维；
（3）取10-20份淀粉和25-60份蒸馏水加入装有搅拌器、温度计、氮气管和冷凝管的四口烧瓶中，加入0.3-2份氢氧化钠，再通入氮气并搅拌，于68-80℃恒温水浴搅拌20-40分钟，冷却至室温，用0.1g/mL的盐酸缓慢调节pH至6-7；
（4）将步骤（2）处理后的海泡石纤维混入淀粉液中，搅拌并通入N2除氧15-25分钟，然后加入30-55份丙烯酰胺单体，待溶解完后，滴加一定量的引发剂溶液，于40-50℃温度下恒温水浴反应2-5小时，得黏稠的接枝混合物；
（5）后处理：
将上述反应得到的粘稠混合物用足够量的乙醇和丙酮反复洗涤，于45-55℃真空干燥，得到复合絮凝剂。
其中，所述的强酸为盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或多种混合物，酸浓度为0.6-0.8mol/L，酸化处理中固液比为1:8-15。
其中，所述的超音速气流粉碎过程中，气流压力为0.6-1.0MPa，分级轮转速为2500-3000r/min。
其中，所述的引发剂溶液是指过硫酸钾的水溶液，其浓度为2-5g/L。
其中，所述的过硫酸钾的质量占丙烯酰胺单体质量的0.2-0.5%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明中通过使用强酸处理海泡石，反应掉海泡石纤维间胶结物，除去海泡石中的碳酸盐杂质，使得海泡石晶体内部分通道连通，增大内部孔径和孔隙率，之后利用气流粉碎设备再次对纤维束进行分散粉碎，将纤维束剥离成单根纤维，有利于获得高长径比海泡石纤维，具有较大的比表面积和离子交换容量，同时提高海泡石纤维表面带有正电荷的活性基团，吸附性能达到最佳。
（2）本发明中将改性后的海泡石纤维与淀粉混合接枝聚丙烯酰胺，在共聚物分子链上含有很多的-NH2、-OH基团，可以与水中污染物通过离子交换、氢键和范德华力等作用产生吸附架桥现象，导致造纸污水中的污染物颗黏合聚集，形成较大的絮凝矾花，这种化学吸附作用与海泡石纤维的物理吸附作用相结合，提高了絮凝剂的吸附性能和沉淀性能，对造纸污水具有除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著。
具体实施方式
一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）海泡石的酸化处理：
将13重量份海泡石加入到240份蒸馏水中，在常温下搅拌6小时水化，静置40分钟，抽滤干燥后，加入一定浓度的强酸溶液中，混合均匀后，在75℃温度下进行热酸处理10小时，静置沉淀后，用去离子水清洗数次，抽滤后放入烘箱中干燥，得到酸化改性后的海泡石；
（2）分散、粉碎：
再使用分散机在2000r/min的条件下，对酸化海泡石进行分散60分钟，抽滤，水洗至中性，得到滤饼，之后采用超音速气流粉碎设备中对滤饼进行粉碎，得到超细粉碎后的海泡石纤维；
（3）取15份淀粉和60份蒸馏水加入装有搅拌器、温度计、氮气管和冷凝管的四口烧瓶中，加入0.7份氢氧化钠，再通入氮气并搅拌，于75℃恒温水浴搅拌30分钟，冷却至室温，用0.1g/mL的盐酸缓慢调节pH至6-7；
（4）将步骤（2）处理后的海泡石纤维混入淀粉液中，搅拌并通入N2除氧20分钟，然后加入45份丙烯酰胺单体，待溶解完后，滴加一定量的引发剂溶液，于45℃温度下恒温水浴反应3小时，得黏稠的接枝混合物；
（5）后处理：
将上述反应得到的粘稠混合物用足够量的乙醇和丙酮反复洗涤，于50℃真空干燥，得到复合絮凝剂。
其中，所述的强酸为盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或多种混合物，酸浓度为0.6mol/L，酸化处理中固液比为1:8。
其中，所述的超音速气流粉碎过程中，气流压力为0.8MPa，分级轮转速为2500r/min。
其中，所述的引发剂溶液是指过硫酸钾的水溶液，其浓度为3g/L。
其中，所述的过硫酸钾的质量占丙烯酰胺单体质量的0.3%。
Claims (5)
1.一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）海泡石的酸化处理：
将8-24重量份海泡石加入到100-400份蒸馏水中，在常温下搅拌5-8小时水化，静置20-40分钟，抽滤干燥后，加入一定浓度的强酸溶液中，混合均匀后，在65-80℃温度下进行热酸处理10-18小时，冷却至室温；
（2）分散、粉碎：
再使用分散机在2000-3000r/min的条件下，对酸化海泡石进行分散50-70分钟，抽滤，水洗至中性，得到滤饼，之后采用超音速气流粉碎设备中对滤饼进行粉碎，得到超细粉碎后的海泡石纤维；
（3）取10-20份淀粉和25-60份蒸馏水加入装有搅拌器、温度计、氮气管和冷凝管的四口烧瓶中，加入0.3-2份氢氧化钠，再通入氮气并搅拌，于68-80℃恒温水浴搅拌20-40分钟，冷却至室温，用0.1g/mL的盐酸缓慢调节pH至6-7；
（4）将步骤（2）处理后的海泡石纤维混入淀粉液中，搅拌并通入N2除氧15-25分钟，然后加入30-55份丙烯酰胺单体，待溶解完后，滴加一定量的引发剂溶液，于40-50℃温度下恒温水浴反应2-5小时，得黏稠的接枝混合物；
（5）后处理：
将上述反应得到的粘稠混合物用足够量的乙醇和丙酮反复洗涤，于45-55℃真空干燥，得到复合絮凝剂。
2.根据权利要求书1所述的一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的强酸为盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或多种混合物，酸浓度为0.6-0.8mol/L，酸化处理中固液比为1:8-15。
3.根据权利要求书1所述的一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的超音速气流粉碎过程中，气流压力为0.6-1.0MPa，分级轮转速为2500-3000r/min。
4.根据权利要求书1所述的一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的引发剂溶液是指过硫酸钾的水溶液，其浓度为2-5g/L。
5.根据权利要求书1、3所述的一种造纸污水处理用海泡石/淀粉接枝聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的过硫酸钾的质量占丙烯酰胺单体质量的0.2-0.5%。
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