CN108911092A - 一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其包括的成分和质量含量为：聚丙烯酰胺83‑94份，增强剂8‑15份；表面活性剂12‑25份；所述的增强剂包括的成分和质量含量为：炭黑6‑17份；所述的表面活性剂包括的成分和质量含量为：乙氧基化烷基硫酸钠(AES)11‑23份或/和烷基糖苷(APG)8.5‑17.4份，以提高水质的净化效果，彻底去除水中的杂质。
Description
技术领域
本发明属于净水材料中的聚丙烯胺絮凝剂技术领域，具体是涉及一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料及其生产方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高和健康观念的逐步深入人心，人们越来越重视生活用水、饮用水等的水质。为了去除水中的杂质等危害成分，在现有技术中，常用的净水材料有以下几种：
中国专利申请201510851561.7公开了一种净水剂组合物主要包含以净水剂组合物的重量为100％计的如下组分：5-10重量％壳聚糖、20-30重量％聚合硫酸铁、50-60重量％活性炭和10-20重量％硫酸铝。
中国专利申请99122103.6公开了一种低铝高效净水剂,该净水剂是以铝酸钙、铝灰及盐酸为原料制备得到的液体净水剂，其中氧化铝的含有量>17%重量，氧化钙的含有量>14%重量，盐基度>60%。
但是现有技术中的上述净水剂对水质的净化效果有限，不能彻底去除水中的杂质等有害成分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料及其生产方法，以解决上述背景技术中提出的传统的净水剂对水质的净化效果有限，不能彻底去除水中的杂质等有害成分的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其包括的成分和质量含量为：聚丙烯酰胺83-94份，增强剂8-15份；表面活性剂12-25份；
其中，所述的增强剂包括的成分和质量含量为：炭黑6-17份；
其中，所述的表面活性剂包括的成分和质量含量为：乙氧基化烷基硫酸钠(AES)11-23份或/和烷基糖苷(APG)8.5-17.4份。
优选的，所述的聚丙烯酰胺为超高分子量，其相对分子质量F为1.25×107～3.16×107。
优选的，所述的表面活性剂为水溶性多元醇类表面活性剂。
优选的，为了提高炭黑的吸附作用，以及对聚丙烯酰胺净水的增强作用，所述炭黑的比表面积A为2400-2750平方米/克。
优选的，所述的聚丙烯酰胺为干粉式，其最大轮廓尺寸Z为0.001-0.015mm。
优选的，所述炭黑的比表面积A与聚丙烯酰胺的最大轮廓尺寸Z满足以下关系：A·Z大于小于2.5小于等于38.25。
优选的，为了加强聚丙烯酰胺的净水作用，所述的最大轮廓尺寸Z与分子质量F、炭黑的比表面积A之间满足：
Z=μ·A/F；
其中，μ为聚丙烯酰胺的的尺寸系数，取值范围为（04-1.83）×10-13；该式只进行数值计算，不涉及单位运算。
一种聚丙烯酰胺絮凝剂的生产装置，包括圆桶，所述圆桶的下端面的四角均焊接有支腿，所述圆桶的内壁中部镶嵌有电加热板，所述圆桶的顶部设有顶板，所述顶板的中部镶嵌有油封轴承，所述油封轴承的内环内壁密封焊接有转轴，所述顶板的上方通过支架固定安装有电机，所述转轴的上端与电机的输出轴的下端转动连接，所述转轴的外壁由上至下依次安装有第一搅拌叶、第二搅拌叶和第三搅拌叶，所述第一搅拌叶为直角三角板设置，所述第一搅拌叶的两个直角边位于斜边的上方，所述第一搅拌叶和第三搅拌叶为上下对称设置，所述第二搅拌叶为矩形板设置，且所述第二搅拌叶的外端为沿着转轴的旋转方向偏折设置，所述顶板的左侧开设有加料口，所述加料口的内部塞有第一橡胶塞，所述顶板的右侧塞有第二橡胶塞，所述第二橡胶塞的内部从左至右依次插有温度计和透气管，所述圆桶的底部安装有出料管，所述出料管上安装有控制阀，所述圆桶的右侧设有通气管，所述通气管的底部与圆桶的内部底部连通，所述通气管的底部安装有单向阀。
优选的，所述第一搅拌叶、第二搅拌叶和第三搅拌叶均至少等角度设有两个。
优选的，所述第一搅拌叶、第二搅拌叶和第三搅拌叶的内侧均焊接有套管，所述套管套装在转轴的外部，所述套管和转轴之间通过螺栓固定连接。
优选的，所述顶板的外侧壁黏贴有卡扣本体，所述圆桶的顶部外壁黏贴有卡扣本体一一对应的卡口头，所述卡扣本体和卡口头卡合。
优选的，所述卡扣本体和卡口头均至少设有等角度设有两个。
优选的，所述顶板的底部一体成型有环形插接板，所述圆桶的顶部开设有与环形插接板配合插接的环形插接槽，所述环形插接板插入环形插接槽的内部。
优选的，所述环形插接板和环形插接槽均至少等距设有两个。
优选的，所述环形插接槽的底部均设有环形密封圈。
优选的，所述电加热板至少等角度设有两块。
本发明还提供一种聚丙烯酰胺絮凝剂的生产方法，具体包括以下步骤：
S1、获取丙烯酸纳溶液：用氢氧化纳中和丙烯酸，得到丙烯酸纳水溶液，质量浓度为10%；
S2、原料的搅拌及反应：将10Kg的丙烯酸纳水溶液加入圆桶中，然后再加入丙烯酰胺份2Kg、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸200g和四氧化三铁80g，然后再加入引发剂过氧化苯甲酰60g，通过通气管（18）持续加入氮气，控制中温度W1在80-90℃之间，启动电机使得电机的转速R在80-120转/分钟，反应时间T1为5-7小时；
S3、反应后的冷却：当反应5-7小时后，关闭电机和电加热板，直至圆桶的内部冷却至室温；
S4、获取聚丙烯酰胺絮凝剂：控制阀打开，将圆桶内的沉淀物接出，然后将沉淀物洗净烘干制得聚丙烯酰胺絮凝剂。
优选的，在步骤S2中，所述的控制中温度W1和转速R满足6500≤W1·R≤10200。进一步的，所述的反应时间T1和控制中温度W1、转速R满足以下关系：
；
其中，λ为反应时间调节系数，取值范围为8.55-13.2；此处只进行数值运算。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料及其生产方法，制取快速，溶液在圆桶的内部，相互碰撞，进一步提高了各个原料间的混合效率和混合质量，提高了反应质量，有利于圆桶的内部均匀快速加热，控温效率高；
2、本发明的用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料及其生产方法，通过温度计方便观察圆桶内部的温度，当温度低于要求值时，开启电加热板，对圆桶内部进行加热，在第一搅拌叶、第二搅拌叶和第三搅拌叶共同搅拌的作用下，有利于圆桶的内部均匀快速加热，控温效率高；
3、本发明的用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料及其生产方法，由于第一搅拌叶的两个直角边位于斜边的上方，第一搅拌叶和第三搅拌叶为上下对称设置，第二搅拌叶为矩形板设置，且第二搅拌叶的外端为沿着转轴的旋转方向偏折设置，第一搅拌叶将溶液向下搅动，第二搅拌叶将溶液向中心处搅动，第三搅拌叶将溶液向上搅动，使得溶液在圆桶的内部，相互碰撞，进一步提高了各个原料间的混合效率和混合质量，提高了反应质量。
4、本发明的用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，通过设置聚丙烯酰胺絮凝剂材料的组分和含量，以及聚丙烯酰胺的分子量范围、炭黑的比表面积、聚丙烯酰胺的最大轮廓尺寸的范围及关系，以提高水质的净化效果，彻底去除水中的杂质。
5、本发明的用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料的生产方法，通过设置反应时间和控制中温度、转速之间的关系，以进一步提高聚丙烯酰胺材料的反应质量。
附图说明
图1为本发明的聚丙烯酰胺絮凝剂的生产装置结构的主视切面图；
图2为本发明的聚丙烯酰胺絮凝剂的生产装置第二搅拌叶的结构示意图；
图3为本发明的聚丙烯酰胺絮凝剂的生产装置圆桶的结构示意图；
图4为本发明的聚丙烯酰胺絮凝剂的生产装置结构的主视切面图中的A部放大图；
图5为本发明的聚丙烯酰胺絮凝剂的生产方法流程图。
图中：1圆桶、2支腿、3电加热板、4顶板、5油封轴承、6电机、7转轴、8第一搅拌叶、9第二搅拌叶、10第三搅拌叶、11加料口、12第一橡胶塞、13第二橡胶塞、14温度计、15透气管、16出料管、17控制阀、18通气管、19活性炭过滤装置、20套管、21螺栓、22单向阀、23卡扣本体、24卡口头、25环形插接板、26环形插接槽、27环形密封圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
PAM絮凝剂化学名称聚丙烯酰胺，是水溶性高分子聚合物。聚丙烯酰胺絮凝剂在废水处理中的絮凝作用是由于它的两个特点：长链(线)状的分子结构和聚丙烯酰胺分子中含有大量活性基团。聚丙烯酰胺是直链状聚合物，因每个分子是由十万个以上的单体聚合构成，分子链相当长。它如果完全伸直，其长度要比一般的分子(如蔗糖)或离子(如ca2+)长数万倍以上。由于它的分子长而细，会弯曲或卷曲成不规则的曲线形状。聚丙烯酰胺(PAM)的种类分为阴离子、阳离子、非离子、两性离子型，在废水处理中，聚丙烯酰胺絮凝剂用来提高水处理过程中沉降、澄清、过滤、离心等工艺的效率。
一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其包括的成分和质量含量为：聚丙烯酰胺83-94份，增强剂8-15份；表面活性剂12-25份；
其中，所述的增强剂包括的成分和质量含量为：炭黑6-17份；
其中，所述的表面活性剂包括的成分和质量含量为：乙氧基化烷基硫酸钠(AES)11-23份或/和烷基糖苷(APG)8.5-17.4份。
所述的聚丙烯酰胺为超高分子量，其相对分子质量F为1.25×107～3.16 ×107。所述的表面活性剂为水溶性多元醇类表面活性剂。
为了提高炭黑的吸附作用，以及对聚丙烯酰胺净水的增强作用，所述炭黑的比表面积A为2400-2750平方米/克。所述的聚丙烯酰胺为干粉式，其最大轮廓尺寸Z为0.001-0.015mm。
所述炭黑的比表面积A与聚丙烯酰胺的最大轮廓尺寸Z满足以下关系：A·Z大于小于2.5小于等于38.25。为了加强聚丙烯酰胺的净水作用，所述的最大轮廓尺寸Z与分子质量F、炭黑的比表面积A之间满足：
Z=μ·A/F；
其中，μ为聚丙烯酰胺的的尺寸系数，取值范围为（04-1.83）×10-13；该式只进行数值计算，不涉及单位运算。
如图1-4所示，一种聚丙烯酰胺絮凝剂的生产装置，包括圆桶1，所述圆桶1的下端面的四角均焊接有支腿2，所述圆桶1的内壁中部镶嵌有电加热板3，所述圆桶1的顶部设有顶板4，所述顶板4的中部镶嵌有油封轴承5，所述油封轴承5的内环内壁密封焊接有转轴7，所述顶板4的上方通过支架固定安装有电机6，所述转轴7的上端与电机6的输出轴的下端转动连接，所述转轴7的外壁由上至下依次安装有第一搅拌叶8、第二搅拌叶9和第三搅拌叶10，所述第一搅拌叶8为直角三角板设置，所述第一搅拌叶8的两个直角边位于斜边的上方，所述第一搅拌叶8和第三搅拌叶10为上下对称设置，所述第二搅拌叶9为矩形板设置，且所述第二搅拌叶9的外端为沿着转轴7的旋转方向偏折设置，所述顶板4的左侧开设有加料口11，所述加料口11的内部塞有第一橡胶塞12，所述顶板4的右侧塞有第二橡胶塞13，所述第二橡胶塞13的内部从左至右依次插有温度计14和透气管15，所述圆桶1的底部安装有出料管16，所述出料管16上安装有控制阀17，所述圆桶1的右侧设有通气管18，所述通气管18的底部与圆桶1的内部底部连通，所述通气管18的底部安装有单向阀22。
所述第一搅拌叶8、第二搅拌叶9和第三搅拌叶10均至少等角度设有两个，通过多个第一搅拌叶8、第二搅拌叶9和第三搅拌叶10的共同作用，提高了各个原料的搅拌效果。
所述第一搅拌叶8、第二搅拌叶9和第三搅拌叶10的内侧均焊接有套管20，所述套管20套装在转轴7的外部，所述套管20和转轴7之间通过螺栓21固定连接，通过拆装螺栓21，方便套管20的拆装。
所述顶板4的外侧壁黏贴有卡扣本体23，所述圆桶1的顶部外壁黏贴有卡扣本体23一一对应的卡口头24，所述卡扣本体23和卡口头24卡合，卡扣本体23与卡口头24的分离与扣合，方便顶板4的拆装。
所述卡扣本体23和卡口头24均至少设有等角度设有两个，多个卡扣本体23和卡口头24提高了顶板4与圆桶1之间的稳定性。
所述顶板4的底部一体成型有环形插接板25，所述圆桶1的顶部开设有与环形插接板25配合插接的环形插接槽26，所述环形插接板25插入环形插接槽26的内部，通过环形插接板25插入环形插接槽26的内部提高了顶板4与圆桶1之间的稳定性。
所述环形插接板25和环形插接槽26均至少等距设有两个，多个环形插接板25插入多个环形插接槽26的内部，进一步提高了顶板4与圆桶1之间的稳定性。
所述环形插接槽26的底部均设有环形密封圈27，通过环形密封圈27的作用，提高了顶板4与圆桶1之间密封性，防止气体外溢，污染空气。
所述电加热板3至少等角度设有两块，多个电加热板3方便对圆桶1内部进行快速加热。
如图5所示，基于上述的聚丙烯酰胺絮凝剂，本发明还提供一种聚丙烯酰胺絮凝剂的生产方法，具体包括以下步骤：
S1、获取丙烯酸纳溶液：用氢氧化纳中和丙烯酸，得到丙烯酸纳水溶液，质量浓度为10%；
S2、原料的搅拌及反应：将10Kg的丙烯酸纳水溶液加入圆桶中，然后再加入丙烯酰胺份2Kg、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸200g和四氧化三铁80g，然后再加入引发剂过氧化苯甲酰60g，通过通气管（18）持续加入氮气，控制中温度在80-90℃之间，启动电机使得电机的转速在80-120转/分钟，反应5-7小时；
S3、反应后的冷却：当反应5-7小时后，关闭电机和电加热板，直至圆桶的内部冷却至室温；
S4、获取聚丙烯酰胺絮凝剂：控制阀打开，将圆桶内的沉淀物接出，然后将沉淀物洗净烘干制得聚丙烯酰胺絮凝剂。
在步骤S2中，所述的控制中温度W1和转速R满足6500≤W1·R≤10200。进一步的，所述的反应时间T1和控制中温度W1、转速R满足以下关系：
；
其中，λ为反应时间调节系数，取值范围为8.55-13.2；此处只进行数值运算。
工作原理：先用氢氧化纳中和丙烯酸，得到丙烯酸纳水溶液，质量浓度为10%，然后将10Kg的丙烯酸纳水溶液加入圆桶1中，然后再加入丙烯酰胺份2Kg、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸200g和四氧化三铁80g，然后再加入引发剂过氧化苯甲酰60g，通过通气管18持续加入氮气，控制圆桶1中温度在85℃之间，启动电机6使得电机6的转速在100转/分钟，反应6小时，当反应6小时后，关闭电机6和电加热板3，直至圆桶1的内部冷却至室温，然后控制阀17打开，将圆桶1内的沉淀物接出，然后将沉淀物洗净烘干制得聚丙烯酰胺絮凝剂，操作简单，制取快速；
由于电加热板3对圆桶1的内部进行加热，通过温度计14方便观察圆桶1内部的温度，当温度低于要求值时，开启电加热板3，对圆桶1内部进行加热，在第一搅拌叶8、第二搅拌叶9和第三搅拌叶10共同搅拌的作用下，有利于圆桶1的内部均匀快速加热，控温效率高；由于第一搅拌叶8的两个直角边位于斜边的上方，第一搅拌叶8和第三搅拌叶10为上下对称设置，第二搅拌叶9为矩形板设置，且第二搅拌叶9的外端为沿着转轴7的旋转方向偏折设置，第一搅拌叶8将溶液向下搅动，第二搅拌叶9将溶液向中心处搅动，第三搅拌叶10将溶液向上搅动，使得溶液在圆桶1的内部，相互碰撞，进一步提高了各个原料间的混合效率和混合质量，提高了反应质量；。
因此该聚丙烯酰胺絮凝剂的生产装置，溶液在圆桶1的内部，相互碰撞，进一步提高了各个原料间的混合效率和混合质量，提高了反应质量和效率，有利于圆桶1的内部均匀快速加热，控温效率高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其特征在于，该絮凝剂材料包括的成分和质量含量为：聚丙烯酰胺83-94份，增强剂8-15份；表面活性剂12-25份；
其中，所述的增强剂包括的成分和质量含量为：炭黑6-17份；
其中，所述的表面活性剂包括的成分和质量含量为：乙氧基化烷基硫酸钠(AES)11-23份或/和烷基糖苷(APG)8.5-17.4份。
2.根据权利要求1所述的一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其特征在于：所述的聚丙烯酰胺为超高分子量，其相对分子质量F为1.25×107～3.16 ×107。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其特征在于：所述的表面活性剂为水溶性多元醇类表面活性剂。
4.根据权利要求1-3所述的一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其特征在于：所述炭黑的比表面积A为2400-2750平方米/克。
5.根据权利要求1-4所述的一种用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料，其特征在于：所述的聚丙烯酰胺为干粉式，其最大轮廓尺寸Z为0.001-0.015mm。
6.一种根据权利要求1-5所述的用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂材料的生产装置，其特征在于，该生产装置包括圆桶（1），所述圆桶（1）的下端面的四角均焊接有支腿（2），所述圆桶（1）的内壁中部镶嵌有电加热板（3），所述圆桶（1）的顶部设有顶板（4），所述顶板（4）的中部镶嵌有油封轴承（5），所述油封轴承（5）的内环内壁密封焊接有转轴（7），所述顶板（4）的上方通过支架固定安装有电机（6），所述转轴（7）的上端与电机（6）的输出轴的下端转动连接，所述转轴（7）的外壁由上至下依次安装有第一搅拌叶（8）、第二搅拌叶（9）和第三搅拌叶（10），所述第一搅拌叶（8）为直角三角板设置，所述第一搅拌叶（8）的两个直角边位于斜边的上方，所述第一搅拌叶（8）和第三搅拌叶（10）为上下对称设置，所述第二搅拌叶（9）为矩形板设置，且所述第二搅拌叶（9）的外端为沿着转轴（7）的旋转方向偏折设置，所述顶板（4）的左侧开设有加料口（11），所述加料口（11）的内部塞有第一橡胶塞（12），所述顶板（4）的右侧塞有第二橡胶塞（13），所述第二橡胶塞（13）的内部从左至右依次插有温度计（14）和透气管（15），所述透气管（15）的顶部黏贴有活性炭过滤装置（19），所述圆桶（1）的底部安装有出料管（16），所述出料管（16）上安装有控制阀（17），所述圆桶（1）的右侧设有通气管（18），所述通气管（18）的底部与圆桶（1）的内部底部连通，所述通气管（18）的底部安装有单向阀（22）。
7.一种根据权利要求1-8所述的用于净水的聚丙烯酰胺絮凝剂的生产方法，其特征在于：所述的生产方法包括以下步骤：
S1、获取丙烯酸纳溶液：用氢氧化纳中和丙烯酸，得到丙烯酸纳水溶液，质量浓度为10%；
S2、原料的搅拌及反应：将10Kg的丙烯酸纳水溶液加入圆桶中，然后再加入丙烯酰胺份2Kg、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸200g和四氧化三铁80g，然后再加入引发剂过氧化苯甲酰60g，通过通气管（18）持续加入氮气，控制中温度在80-90℃之间，启动电机使得电机的转速在80-120转/分钟，反应5-7小时；
S3、反应后的冷却：当反应5-7小时后，关闭电机和电加热板，直至圆桶的内部冷却至室温；
S4、获取聚丙烯酰胺絮凝剂：控制阀打开，将圆桶内的沉淀物接出，然后将沉淀物洗净烘干制得聚丙烯酰胺絮凝剂。
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