CN108394976A - 一种上浮型絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

一种上浮型絮凝剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种上浮型絮凝剂，其特征在于：所述絮凝剂的原料组成及按质量百分比含量为：缓释气浮药剂：17％‑60％；絮凝剂：40％‑83％；其中絮凝剂可以为无机絮凝剂、有机絮凝剂、无机‑有机复合絮凝剂中任意常用一种或几种絮凝剂，所述的缓释气浮药剂为过碳酸钠、碳酸钠、粒粒氧等增氧剂或产气试剂中的一种或几种。本发明的上浮效果、絮凝效果均较好，不仅可以使絮体上浮从而彻底去除水中悬浮物、磷等污染物；而且少量缓释气浮药剂就可以达到较好的上浮效果、絮体持续的上浮时间非常长。

Description

一种上浮型絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理高分子絮凝剂领域，具体涉及一种上浮型絮凝剂及其制备方法。
背景技术
目前絮凝法是主要的水处理方法之一，絮凝剂及其应用是该技术的核心，其种类、性质直接决定混凝处理效果。传统的絮凝剂在用沉淀法去除水中悬浮物和磷时，随着时间流逝絮体上吸附的磷会再次解吸进入水体。
对于景观水体而言，采用絮凝沉淀法不利于后续处理，沉淀物积聚在水体底部容易通过内源释放造成二次污染。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是为了提供一种具有彻底去除水中污染物特点的上浮型絮凝剂。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
该上浮型絮凝剂是在絮凝剂中混合缓释气浮药剂而形成的，且两种原料的质量百分比含量为：
缓释气浮药剂：17％-60％；
絮凝剂：40％-83％；
其中絮凝剂为无机絮凝剂、有机絮凝剂、无机-有机复合絮凝剂中任意一种或几种。
实现絮凝剂上浮功能需要有大量且直径小于100um的微细气泡，因为气泡过大会使絮体在上升过程中对水造成较大的扰动，相互碰撞下气泡无法牢固的粘附在絮体表面，影响最终上浮效果。缓释气浮药剂遇水缓慢释放氧气，产生的气泡细小，符合气浮技术对微气泡的要求，且能在实现气浮的同时增加水体中的溶解氧，因此本发明选用缓释气浮药剂作为气浮药剂来制备上浮型絮凝剂。
作为优选，所述的缓释气浮药剂为过碳酸钠、碳酸钠、粒粒氧等增氧剂或产气试剂中的一种或几种。更有选的为过碳酸钠和粒粒氧等增氧剂，能够进一步提高水体的含氧量。
作为优选，所述絮凝剂为无机絮凝剂，缓释气浮药剂与絮凝剂质量比为1:4～1:1。
作为优选，所述絮凝剂为有机絮凝剂，缓释气浮药剂与絮凝剂质量比为1:3～1:1。
作为优选，所述絮凝剂为无机絮凝剂，缓释气浮药剂与絮凝剂质量比为1:5～1:1。
作为优选，所述的絮凝剂为PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂或粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂。
本发明的另一目的在于提供一种上述上浮型絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：将一定量的絮凝剂与一定量缓释气浮药剂进行混合，搅拌均匀后，制备成上浮型絮凝剂。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述上浮型絮凝剂对水体进行混凝处理的方法，其具体为：将上浮型絮凝剂投加至水体中进行混凝处理，在处理过程中捕集上浮的絮体，使其彻底从水体中去除。
本发明的有益效用在于：
(1)可以使絮体上浮从而彻底去除水中悬浮物、磷等污染物；
(2)少量缓释气浮药剂就可以达到较好的上浮效果；
(3)絮体持续的上浮时间非常长。
附图说明
图1为缓释气浮药剂投加量对絮体上浮所需时间(a)、持续时间(b)的影响；
图2为上浮维持时间对浊度(a)、总磷(b)去除效果的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步说明。每个实施例中均将絮凝剂和不同投加量的缓释气浮药剂进行混合，以对比两者比例对上浮效果的影响。实施例中所采用的试剂，若非特殊说明，均采用市售试剂。
实施例1：上浮型聚合氯化铝(PAC)絮凝剂的制备：
将0.05g的聚合氯化铝分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型聚合氯化铝絮凝剂。
实施例2：上浮型聚合氯化铁(PFC)絮凝剂的制备：
然后将0.05g的聚合氯化铁固体分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型聚合氯化铁絮凝剂。
实施例3：上浮型聚合氯化铝铁(PAFC)絮凝剂的制备：
制备聚合氯化铝铁：将2g的FeCl3·6H2O和4.47gAlCl3·6H2O加入到烧杯中，加入200ml蒸馏水并搅拌至完全溶解，少量多次缓慢加入0.78gNa2CO3粉末，泡沫消失后加入0.04g Na2HPO4·12H2O，继续搅拌至完全溶解。熟化后放入60℃烘箱烘干，冷却至室温，研磨得到性能较稳定的聚合氯化铝铁(PAFC)固体。
然后，将0.05g的上述聚合氯化铝铁固体分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型聚合氯化铝铁絮凝剂。
实施例4：上浮型PAM-PAC复合絮凝剂的制备：
将0.05g的PAM-PAC复合絮凝剂分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型PAM-PAC复合絮凝剂。
实施例5：上浮型PAM-PFC复合絮凝剂的制备：
将0.05g的PAM-PFC复合絮凝剂分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型PAM-PFC复合絮凝剂。
实施例6：上浮型PAM-PAFC复合絮凝剂的制备：
将0.05g的PAM-PAFC复合絮凝剂分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型PAM-PAFC复合絮凝剂。
实施例7：上浮型PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂的制备：
1、制备PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂
第一步，聚合氯化铝铁(PAFC)制备：将2g的FeCl3·6H2O和4.47gAlCl3·6H2O加入到烧杯中，加入200ml蒸馏水并搅拌至完全溶解，少量多次缓慢加入0.78gNa2CO3粉末，泡沫消失后加入0.04g Na2HPO4·12H2O，继续搅拌至完全溶解，得到性能较稳定的聚合氯化铝铁(PAFC)溶液。
第二步，壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物(CTS-AM)制备：在带有温度计、搅拌器、氮气导管的三颈烧瓶中加入4g的壳聚糖和100ml蒸馏水，加入1％醋酸溶液调节pH为2；将三颈烧瓶置于恒温水浴锅中，在60℃下搅拌至壳聚糖溶解后，加入2g的丙烯酰胺单体，向三颈瓶中通氮气30min排出氧气，然后加入0.05g的引发剂硝酸铈铵，反应6h后得到壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物(CTS-AM)。
第三步，聚合氯化铝铁-(壳聚糖-丙烯酰胺)无机有机复合絮凝剂(PAFC-(CTS-AM))制备：将上述PAFC溶液和CTS-AM接枝共聚物溶液按质量比为5:1进行混合，搅拌均匀，放入60℃烘箱中烘干、研磨后得到聚合氯化铝铁-(壳聚糖-丙烯酰胺)复合絮凝剂(PAFC-(CTS-AM))。
2、制备上浮型PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂：
将0.05g的PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂。
实施例8：上浮型粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂：
1、制备粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂
第一步，聚合氯化铝铁(PAFC)制备：将2g的FeCl3·6H2O和4.47gAlCl3·6H2O加入到烧杯中，加入200ml蒸馏水并搅拌至完全溶解，少量多次缓慢加入0.78gNa2CO3粉末，泡沫消失后加入0.04g Na2HPO4·12H2O，继续搅拌至完全溶解，得到性能较稳定的聚合氯化铝铁(PAFC)溶液。
第二步，在带有温度计、搅拌器、氮气导管的三颈烧瓶中加入4g的壳聚糖和100ml蒸馏水，加入1％醋酸溶液调节pH为2；将三颈烧瓶置于恒温水浴锅中，在60℃下搅拌至壳聚糖溶解后，加入2g的丙烯酰胺单体，向三颈瓶中通氮气30min，然后加入0.05g引发剂硝酸铈铵，反应6h后得到壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物(CTS-AM)。
第三步，粉煤灰/(PAFC-(CTS-AM))复合絮凝剂制备：将上述PAFC溶液和CTS-AM接枝共聚物溶液按质量比为5:1进行混合，又加入粉煤灰使得粉煤灰与PAFC-(CTS-AM)的质量比为4，搅拌均匀，放入60℃烘箱中烘干、研磨后得到粉煤灰/(PAFC-(CTS-AM))复合絮凝剂，即Fly ash/PAFC-(CTS-AM)。
2、制备上浮型粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂
将0.05g的粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂分别和0.050g、0.750g、0.100g、0.125g、0.150g的过碳酸钠进行简单混合，搅拌均匀，制备成上浮型粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂。
实施例9：上浮型絮凝剂效果验证
将上述实施例1至实施例8所制得的絮凝剂对含磷水样进行处理，水样浊度为40.00±0.50NTU，磷浓度为0.90mg/L，絮凝剂投加量均为0.175g/L。
絮体完全上浮所需要的时间以及絮体维持上浮状态的时间如图1所示。由图可知，缓释气浮药剂过碳酸钠的投加量在0.125g以下时，随着缓释气浮药剂投加量的增加，所有絮凝剂的絮体完全上浮持续时间都有显著增加，缓释气浮药剂投加量在0.125g时，絮凝剂的絮体上浮维持时间均在24h以上，这是因为当缓释气浮药剂达到一定量时，产生的气泡量充足，带气絮粒将气泡包含在絮粒内部，气泡与絮粒形成共聚复合体，这样在上浮过程中，气泡不会轻易脱落，维持时间较长。在所有絮凝剂中无机-有机复配絮凝剂絮体上浮维持时间普遍长于无机絮凝剂的维持时间，其中PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂持续时间最长，这是因为有机高分子絮凝剂的粘性、剩余憎水基团较多，产生的絮体枝杈较多、结构较疏松、尺寸较大，更有利于气泡对絮体的粘附，使絮体的上浮状态维持更长时间。
絮凝实验中，等絮体完全上浮后，用大吸管取走絮体。在不同的时间，取一定高度上清液测定水质中的浊度和总磷，结果如图2所示。除了PAM-PAFC在时间4h时呈现明显上升趋势、PAC在时间12h内除浊效率小幅上升外，其余絮凝剂除浊效果随着上浮维持时间的增加没有太大改变，且添加气浮药剂后浊度去除率与原絮凝剂浊度去除率没有太大差别，可见上浮药剂添加以及上浮时间的延长不会影响浊度去除。在各种上浮型絮凝剂中，PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂和粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂对于除浊和除磷均表现出较为优异的效果，特别是对于除磷功能两者均远远好于其他絮凝剂。
由此表明，上浮型絮凝剂可以结合沉淀法与气浮法的优点，既能产生絮体，又能产生气泡。絮凝剂在絮凝的同时，产生气泡使絮体上浮，同时实现絮凝与气浮的功能，彻底去除了天然水体中的悬浮物和营养物质，避免了二次污染，还节省了气浮装置，降低了成本，具有较好的应用前景。
以上所述，仅是本发明较佳实例，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是根据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改，等同变化与修改，均任属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种上浮型絮凝剂，其特征在于：它是在絮凝剂中混合缓释气浮药剂而形成的，且两种原料的质量百分比含量为：
缓释气浮药剂：17％-60％；
絮凝剂：40％-83％；
其中絮凝剂为无机絮凝剂、有机絮凝剂、无机-有机复合絮凝剂中任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述上浮型絮凝剂，其特征在于：所述的缓释气浮药剂为过碳酸钠、碳酸钠、粒粒氧增氧剂或产气试剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述上浮型絮凝剂，其特征在于：所述絮凝剂为无机絮凝剂，缓释气浮药剂与絮凝剂质量比为1:4～1:1。
4.根据权利要求1所述上浮型絮凝剂，其特征在于：所述絮凝剂为有机絮凝剂，缓释气浮药剂与絮凝剂质量比为1:3～1:1。
5.根据权利要求1所述上浮型絮凝剂，其特征在于：所述絮凝剂为无机絮凝剂，缓释气浮药剂与絮凝剂质量比为1:5～1:1。
6.根据权利要求1所述上浮型絮凝剂，其特征在于：所述的絮凝剂为PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂或粉煤灰/PAFC-(CTS-AM)复合絮凝剂。
7.一种如权利要求1或2所述的上浮型絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将一定量的絮凝剂与一定量缓释气浮药剂进行混合，搅拌均匀后，制备成上浮型絮凝剂。
8.一种利用权利要求1或2所述上浮型絮凝剂对水体进行混凝处理的方法，其特征在于，将上浮型絮凝剂投加至水体中进行混凝处理，在处理过程中捕集上浮的絮体，使其彻底从水体中去除。
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