CN108773887A

CN108773887A - 有机-无机复合高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用

Info

Publication number: CN108773887A
Application number: CN201810852085.4A
Authority: CN
Inventors: 何丹农; 邓洁; 童琴; 代卫国; 赵昆峰; 金彩虹
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2018-11-09

Abstract

本发明涉及一种有机‑无机复合高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用，将结晶三氯化铝加入溶有有机絮凝剂的水溶液中配置成1~6mol/L三氯化铝‑有机絮凝剂混合溶液，使有机阴离子絮凝剂中阴离子量为溶液中铝含量1~5%（mol），搅拌混合均匀，然后在室温下向混合溶液中缓慢滴加碳酸氢钠溶液，控制三氯化铝碱化度，滴加完成后继续缓慢搅拌1~2h，静置反应完全，得到有机‑无机复合高分子絮凝剂。该絮凝剂充分发挥出无机絮凝剂和有机絮凝剂的协同增效作用，有效增加聚合氯化铝的聚合度，提高铝含量，增加稳定性，减少了絮凝剂加药量，絮凝性能好，可有效降低污水中的浊度、色度，去除水中的悬浮物和COD。

Description

有机-无机复合高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种有机-无机复合高分子絮凝剂的制备方法及其产品和应用。

技术背景

随着我国工业化的快速发展和现代化生活水平的提高，排水中有机物含量大幅度增加，废水的净化处理越来越受到广泛关注，防止水污染已使我国的一项基本国策。絮凝剂广泛应用于废水处理工业，可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂，其中聚合氯化铝是常用无机高分子絮凝剂，传统滴碱法合成方法是利用缓慢滴碱法，才可尽量减少溶胶态Al_c或Al(OH)₃凝胶的出现，从而得到质量稳定且含量较高的Al₁₃，此外该法还存在生成的总铝浓度低(<0.2mol/L)，产品稳定性差等缺点，不利于产品的制备、运输及使用。有机高分子絮凝剂多带有-COO^-、-NH-、-SO₃ ^-、-OH等亲电基团，具有环状、链状等多种结构，有利于污染物进入絮体，在水处理中具有用量少、絮凝速度快、脱色性能好、产生污泥量少、不易受pH、盐类以及环境温度影响等优点。

无机高分子复合絮凝剂价格便宜，电中和能力强，但絮体体积较小，最终处理效果差，而有机高分子絮凝剂的吸附架桥能力强。面对复杂的污水体系，使用单一类型的絮凝剂往往难以取得满意的处理效果，通过复合或改性制得的无机–有机复合絮凝剂，综合了两者的优势，克服使用单一絮凝剂的不足之处，从而使絮凝效果大大提升，并且降低了成本，同时也扩大了其使用范围。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种有机-无机复合高分子絮凝剂的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的有机-无机复合高分子絮凝剂产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种有机-无机复合高分子絮凝剂的制备方法，包括下述步骤：

将结晶三氯化铝加入溶有有机絮凝剂的水溶液中配置成1~6 mol/L三氯化铝-有机絮凝剂混合溶液，使有机阴离子絮凝剂中阴离子量为溶液中铝含量1~5 %（mol），搅拌混合均匀得混合溶液；

然后，在室温下向混合溶液中缓慢滴加碳酸氢钠溶液，控制三氯化铝碱化度，滴加完成后继续缓慢搅拌1~2 h，静置反应完全，得到有机-无机复合高分子絮凝剂。

所述有机阴离子絮凝剂为丙烯酰胺与乙烯类磺酸盐或丙烯酸盐的共聚产物，包括磺酸型阴离子絮凝剂、羧酸型阴离子絮凝剂，且在共聚过程中阴离子单体含量为10~30 %，使阴离子浓度为0.5~1.5 mmol/g。

所述有机阴离子絮凝剂的水溶液质量浓度为1~10 %。

所述碳酸氢钠溶液浓度为5~10mol/L，滴加速度为3 s/d。

一种有机-无机复合高分子絮凝剂，其特征在于根据上述任一所述方法制备得到。

一种根据权利要求5所述有机-无机复合高分子絮凝剂在污水处理中的应用。

所要解决的技术问题在于提供一种总铝浓度高、稳定性好的有机-无机复合高分子絮凝剂，并为该絮凝剂提供一种制备方法。

该絮凝剂是以结晶氯化铝、碳酸钠和有机阴离子高分子絮凝剂为原料，利用有机阴离子絮凝剂中磺酸基团或羧酸基团中存在较强孤对电子，可与聚合过程中氯化铝形成有机-无机强氢键相互作用，充分发挥出无机絮凝剂和有机絮凝剂的协同增效作用，有效增加聚合氯化铝的聚合度，提高铝含量，增加稳定性，减少了絮凝剂加药量，絮凝性能好，可有效降低污水中的浊度、色度，去除水中的悬浮物和COD。

本发明具有如下优点：

1、本发明工艺利用有机阴离子絮凝剂中磺酸基团或羧酸基团中存在较强孤对电子，可在氯化铝聚合过程中形成有机-无机氢键相互作用，将无机高分子组分与有机组分紧密结合在一起，增加无机高分子絮凝剂稳定性的同时使无机高分子之间通过有机高分子链架桥相连，协同增效有机和无机絮凝剂的混凝、沉降效果。

2、本发明工艺制备的絮凝剂通过添加少量含磺酸基团和羧酸基团的阴离子有机絮凝剂，可显著增加聚合氯化铝的稳定性，进而提高聚合氯化铝的铝含量，同时少量有机絮凝剂的加入可显著降低絮凝剂的使用成本。

3、本发明絮凝剂制备方法简单，在室温条件下以碳酸钠为碱化剂，碱化条件温和，有效保证了氯离子的稳定浓度。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

将阴离子度为1 mmol/g的磺酸型阴离子絮凝剂配置成10 %水溶液100 mL，加入120 g结晶三氯化铝加入去离子水中配置成5 mol/L三氯化铝-有机絮凝剂混合溶液，此时有机阴离子絮凝剂中阴离子量为溶液中铝含量2 %（mol），然后在室温下缓慢滴加10 mol/L碳酸钠溶液50 mL，滴加完成后继续缓慢搅拌1 h，静置反应完全，得到有机-无机复合高分子絮凝剂。

所制备的有机-无机复合高分子絮凝剂对COD为347 mg/L的某农药厂废水进行处理，投加量为60 mg/L，COD的去除率为82 %。

实施例2

将阴离子度为1.5 mmol/g的羧酸型阴离子絮凝剂配置成10 %水溶液100 mL，加入120g结晶三氯化铝加入去离子水中配置成5 mol/L三氯化铝-有机絮凝剂混合溶液，此时有机阴离子絮凝剂中阴离子量为溶液中铝含量3 %（mol），然后在室温下缓慢滴加10 mol/L碳酸钠溶液50 mL，滴加完成后继续缓慢搅拌1 h，静置反应完全，得到有机-无机复合高分子絮凝剂。

所制备的有机-无机复合高分子絮凝剂对COD为347 mg/L的某农药厂废水进行处理，投加量为60 mg/L，COD的去除率为68 %。

实施例3

将阴离子度为1 mmol/g的磺酸型阴离子絮凝剂配置成5 %水溶液100 mL，加入120 g结晶三氯化铝加入去离子水中配置成5 mol/L三氯化铝-有机絮凝剂混合溶液，此时有机阴离子絮凝剂中阴离子量为溶液中铝含量1 %（mol），然后在室温下缓慢滴加10 mol/L碳酸钠溶液50 mL，滴加完成后继续缓慢搅拌1 h，静置反应完全，得到有机-无机复合高分子絮凝剂。

所制备的有机-无机复合高分子絮凝剂对COD为347 mg/L的某农药厂废水进行处理，投加量为60 mg/L，COD的去除率为63 %。

实施例4

将阴离子度为1 mmol/g的磺酸型阴离子絮凝剂配置成10 %水溶液100 mL，加入120 g结晶三氯化铝加入去离子水中配置成5 mol/L三氯化铝-有机絮凝剂混合溶液，此时有机阴离子絮凝剂中阴离子量为溶液中铝含量2 %（mol），然后在室温下缓慢滴加5 mol/L碳酸钠溶液70 mL，滴加完成后继续缓慢搅拌1 h，静置反应完全，得到有机-无机复合高分子絮凝剂。

所制备的有机-无机复合高分子絮凝剂对COD为347 mg/L的某农药厂废水进行处理，投加量为60 mg/L，COD的去除率为73 %。

Claims

1.一种有机-无机复合高分子絮凝剂的制备方法，包括下述步骤：

将结晶三氯化铝加入溶有有机阴离子絮凝剂的水溶液中配置成1~6 mol/L三氯化铝-有机絮凝剂混合溶液，使有机阴离子絮凝剂中阴离子量为溶液中铝摩尔量的1~5 %，搅拌均匀得三氯化铝-有机絮凝剂混合溶液；

然后，在室温下向混合溶液中缓慢滴加碳酸氢钠溶液，以控制三氯化铝碱化度，滴加完成后继续缓慢搅拌1~2 h，静置反应完全，得到有机-无机复合高分子絮凝剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机阴离子絮凝剂为丙烯酰胺与乙烯类磺酸盐或丙烯酸盐的共聚产物，包括磺酸型阴离子絮凝剂、羧酸型阴离子絮凝剂，且在共聚过程中阴离子单体含量为10~30 %，使阴离子度为0.5~1.5 mmol/g。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机阴离子絮凝剂的水溶液质量浓度为1~10 %。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳酸氢钠溶液浓度为5~10mol/L，滴加速度为3 s/d。

5.一种有机-无机复合高分子絮凝剂，其特征在于根据权利要求1-4任一所述方法制备得到。

6.一种根据权利要求5所述有机-无机复合高分子絮凝剂在污水处理中的应用。