CN110386650A - 洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺20~40份、非离子聚丙烯酰胺20~40份、两性表面活性剂4~8份、月桂酸钠1~4份、氯化镁3~10份、氯化铁3~10份、pH调节剂1~5份、淀粉1~5份、海藻粉1~5份,所述非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺的重量比为1:(0.5~2)。本发明中将阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺复配使用,增加了水解度的维度,提高了电中和效率,使得处理废水产生的絮团更大,出水水质更清。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿污水处理领域,具体涉及一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法。
背景技术
我国是燃煤使用大国,每年需要消耗大量的煤炭资源,洗煤是煤炭深加工中必不可少的一个程序。洗煤过程中会产生大量的洗煤废水,洗煤废水中含有大量的悬浮物、煤泥及泥沙,其特点是成分复杂、固体物粒度细、不易沉降,需要在长时间静置的条件下才能达到煤水分离的效果,且澄清后的上清液仍是带有大量煤泥等悬浮物的黑色液体,其中,含有选煤加工过程中的各种添加剂及重金属有害物质。
洗煤废水如果不经处理直接排放,会对自然环境造成严重的污染,现有的洗煤废水常用的净水剂多为有机高分子絮凝剂,如聚丙烯酰胺,洗煤专用的聚丙烯酰胺较普通的聚丙烯酰胺,其分子量更高,价格更为昂贵,而聚丙烯酰胺在水中凝聚成团,随着洗煤水流失,造成聚丙烯酰胺的浪费,无形之中增加了洗煤废水的处理成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,它可以解决现有技术中聚丙烯酰胺处理洗煤废水成本高、聚丙烯酰胺易凝聚成团的问题,为此,本发明还要提供一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法。
为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案:
本发明的第一方面,提供一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺20~40份、非离子聚丙烯酰胺20~40份、两性表面活性剂4~8份、月桂酸钠1~4份、氯化镁3~10份、氯化铁3~10份、pH调节剂1~5份、淀粉1~5份、海藻粉1~5份,所述非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺的重量比为1:(0.5~2)。
作为优选的技术方案,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺30份、非离子聚丙烯酰胺30份、两性表面活性剂6份、月桂酸钠2份、氯化镁6份、氯化铁6份、pH调节剂3份、淀粉3份、海藻粉3份。
作为优选的技术方案,所述两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十二烷基氨基丙酸中的一种。
作为优选的技术方案,所述阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺的目数为50~80目。
作为优选的技术方案,所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800~2500万,所述非离子聚丙烯酰胺的分子量为800~1200万。
作为优选的技术方案,所述氯化镁的粒径为0.5~1.5毫米,所述氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米。
作为优选的技术方案,所述氯化镁为无水氯化镁、卤片氯化镁或白色氯化镁。
作为优选的技术方案,所述pH调节剂为氧化钙、柠檬酸、碳酸钠、酒石酸中的至少一种。
本发明的第二方面,提供一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法,用于制备上述洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下步骤:
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎,使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米,将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥;
步骤二、称取非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺,将非离子聚丙烯酰胺、阴离子丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合,混合后平铺静置15~30分钟;
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉,并充分进行混合;
步骤四、将步骤二制得的混合物溶解于水中,向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、pH调节剂,搅拌至完全溶解,得到洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂。
更进一步地,所述步骤二中的混合过程如下:将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合,将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份,一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A,另一份与阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B,将混合物A与混合物B进行混合。
阴离子聚丙烯酰胺具有分子量大、分子链长、粘度大的特点,非离子聚丙烯酰胺的分子量相对较低、分子链较短、粘度较大,使得吸附架桥和铺网的密度更大。阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺复配使用,增加了水解度的维度,提高了电中和效率,使得处理废水产生的絮团更大,出水的水质更清。
氯化镁、氯化铁具有吸水性,将阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺吸覆于氯化镁、氯化铁的外部,避免了结团现象的发生,在使用时,将阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺溶解于水中,现配现用,延长了絮凝剂的保存期限。
阴离子聚丙烯酰胺是一种亲水性聚合物,在水溶液中,阴离子聚丙烯酰胺的骨架上具有带负电荷的COO-, COO-亲水基链间存在静电排斥力,在静电排斥的作用下,分子链形态较为舒展,因此表现出粘度高的特点,而无机盐会对羧基负电荷产生屏蔽,破坏聚合物的水化层,使得COO-的静电排斥力减弱,使聚合物的分子链卷曲,表现为阴离子聚丙烯酰胺的粘度下降,所以,阴离子聚丙烯酰胺的耐盐性差。两性表面活性剂具有较强的耐盐性,其分子结构既含有带正电荷的基团也含有带负电荷的基团。一方面,阴离子聚丙烯酰胺的COO-会与两性表面活性剂的正电荷相互吸引,使阴离子聚丙烯酰胺与两性表面活性剂形成复合物;另一方面,COO-会与两性表面活性剂的负电荷发生相互排斥,从而减弱了两者的引力。两性表面活性剂含有疏水基,在疏水作用下以球状胶束的形式串接在阴离子聚丙烯酰胺的疏水骨架上,增加了阴离子聚丙烯酰胺的空间结构,提高了阴离子聚丙烯酰胺的粘度。
同时,在盐水体系中,无机盐会使体系的极性变强,疏水基的逃离作用变大,使得两性表面活性剂形成更大的胶束,与阴离子聚丙烯酰胺疏水骨架递和,形成更大的聚集体,使得复配体系的粘度增加,提高了阴离子聚丙烯酰胺的抗盐性。
聚丙烯酰胺分子可与月桂酸钠发生氢键缔合,形成PAM-C11H23COONa聚集体,使PAM大分子链上带有大量的电荷,从而使形成PAM-C11H23COONa混合溶液表现出聚电解质的浓度行为,增加了絮凝体系的粘度。
具体实施方式
经试验发现,与单独使用阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺相比,采用阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺复配,能够有效提高洗煤废水的絮凝效果。
絮凝剂A:分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺;絮凝剂B:分子量为1000万的阴离子聚丙烯酰胺;絮凝剂C:50%的分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺+50%分子量为1000万的阴离子聚丙烯酰胺;絮凝剂D:35%的分子量的1000万的非离子聚丙烯酰胺+65%分子量为1000万的阴离子聚丙烯酰胺;絮凝剂E:65%的分子量为1000万的非离子聚丙烯酰胺+35%的分子量为1000万的阴离子聚丙烯酰胺。
采用上述絮凝剂对同一批未经处理的洗煤废水进行检测,洗煤废水的COD为11538mol/ml。试验结果见下表:
絮凝剂 | pH | COD去除率% | 沉降率%(5min) |
絮凝剂A | 3 | 98.5 | 78.3 |
絮凝剂A | 7 | 98.3 | 78.8 |
絮凝剂A | 10 | 98.7 | 78.2 |
絮凝剂B | 3 | 99.3 | 90.3 |
絮凝剂B | 7 | 90.4 | 92.1 |
絮凝剂B | 10 | 99.1 | 80.5 |
絮凝剂C | 3 | 99.7 | 93.3 |
絮凝剂C | 7 | 99.8 | 94.2 |
絮凝剂C | 10 | 99.8 | 93.8 |
絮凝剂D | 3 | 99.8 | 89.3 |
絮凝剂D | 7 | 99.3 | 88.1 |
絮凝剂D | 10 | 99.3 | 91.3 |
絮凝剂E | 3 | 99.7 | 90.1 |
絮凝剂E | 7 | 99.8 | 88.9 |
絮凝剂E | 10 | 99.8 | 89.7 |
由上表数据可知,将阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺复配使用,复配后的絮凝剂对酸碱环境的适应能力、COD去除率、沉降率等各项性能指标均有所提高,当阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺的比重为1:1时,各项性能均达到最高。
实施例1
一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺30kg、非离子聚丙烯酰胺30kg、两性表面活性剂6kg、月桂酸钠2kg、氯化镁6kg、氯化铁6kg、pH调节剂3kg、淀粉3kg、海藻粉3kg。其中,阴离子聚丙烯酰胺的分子量为2000万,目数为50目;非离子聚丙烯酰胺的分子量为1000万,目数为50目;两性表面活性剂选用十二烷基二甲基甜菜碱;氯化镁选用无水氯化镁,平均粒径为1.0毫米,氯化铁的平均粒径为1.0毫米;pH调节剂选用柠檬酸。
其制备方法如下:
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎,使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米,将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥;
步骤二、称取非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺,将非离子聚丙烯酰胺、阴离子丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合,混合后平铺静置15~30分钟;
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉,并充分进行混合;
步骤四、将步骤二制得的混合物溶解于水中,向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、pH调节剂,搅拌至完全溶解,得到洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下:将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合,将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份,一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A,另一份与阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B,将混合物A与混合物B进行混合。
实施例2
一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺40kg、非离子聚丙烯酰胺20kg、两性表面活性剂8kg、月桂酸钠1kg、氯化镁10kg、氯化铁3kg、pH调节剂5kg、淀粉1kg、海藻粉5kg。其中,阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800万,目数为60目;非离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万,目数为80目;两性表面活性剂选用十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱;氯化镁选用白色氯化镁,平均粒径为1.0毫米,氯化铁的平均粒径为1.0毫米;pH调节剂选用酒石酸。
其制备方法如下:
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎,使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米,将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥;
步骤二、称取非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺,将非离子聚丙烯酰胺、阴离子丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合,混合后平铺静置15~30分钟;
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉,并充分进行混合;
步骤四、将步骤二制得的混合物溶解于水中,向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、pH调节剂,搅拌至完全溶解,得到洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下:将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合,将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份,一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A,另一份与阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B,将混合物A与混合物B进行混合。
实施例3
一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺20kg、非离子聚丙烯酰胺40kg、两性表面活性剂4kg、月桂酸钠4kg、氯化镁3kg、氯化铁10kg、pH调节剂1kg、淀粉5kg、海藻粉1kg。其中,阴离子聚丙烯酰胺的分子量为2500万,目数为80目;非离子聚丙烯酰胺的分子量为800万,目数为80目;两性表面活性剂选用十二烷基二甲基甜菜碱;氯化镁选用无水氯化镁,平均粒径为1.5毫米,氯化铁的平均粒径为0.5毫米;pH调节剂选用氧化钙。
其制备方法如下:
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎,使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米,将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥;
步骤二、称取非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺,将非离子聚丙烯酰胺、阴离子丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合,混合后平铺静置15~30分钟;
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉,并充分进行混合;
步骤四、将步骤二制得的混合物溶解于水中,向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、pH调节剂,搅拌至完全溶解,得到洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下:将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合,将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份,一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A,另一份与阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B,将混合物A与混合物B进行混合。
实施例4
一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺40kg、非离子聚丙烯酰胺40kg、两性表面活性剂8kg、月桂酸钠1kg、氯化镁6kg、氯化铁6kg、pH调节剂3kg、淀粉3kg、海藻粉3kg。其中,阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万,目数为50目;非离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万,目数为50目;两性表面活性剂选用十二烷基二甲基甜菜碱;氯化镁选用无水氯化镁,平均粒径为1.0毫米,氯化铁的平均粒径为1.0毫米;pH调节剂选用柠檬酸。
其制备方法如下:
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎,使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米,将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥;
步骤二、称取非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺,将非离子聚丙烯酰胺、阴离子丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合,混合后平铺静置15~30分钟;
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉,并充分进行混合;
步骤四、将步骤二制得的混合物溶解于水中,向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、pH调节剂,搅拌至完全溶解,得到洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下:将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合,将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份,一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A,另一份与阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B,将混合物A与混合物B进行混合。
实施例5
一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺30kg、非离子聚丙烯酰胺30kg、两性表面活性剂7kg、月桂酸钠3kg、氯化镁5kg、氯化铁5kg、pH调节剂3kg、淀粉3kg、海藻粉3kg。其中,阴离子聚丙烯酰胺的分子量为2500万,目数为50目;非离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万,目数为50目;两性表面活性剂选用十二烷基氨基丙酸;氯化镁选用无水氯化镁,平均粒径为1.0毫米,氯化铁的平均粒径为1.0毫米;pH调节剂选用柠檬酸。
其制备方法如下:
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎,使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米,将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥;
步骤二、称取非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺,将非离子聚丙烯酰胺、阴离子丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合,混合后平铺静置15~30分钟;
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉,并充分进行混合;
步骤四、将步骤二制得的混合物溶解于水中,向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、pH调节剂,搅拌至完全溶解,得到洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂。
步骤二中的混合过程如下:将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合,将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份,一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A,另一份与阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B,将混合物A与混合物B进行混合。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺20~40份、非离子聚丙烯酰胺20~40份、两性表面活性剂4~8份、月桂酸钠1~4份、氯化镁3~10份、氯化铁3~10份、pH调节剂1~5份、淀粉1~5份、海藻粉1~5份,所述非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺的重量比为1:(0.5~2)。
2.如权利要求1所述的一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,包括以下重量份的各组分:阴离子聚丙烯酰胺30份、非离子聚丙烯酰胺30份、两性表面活性剂6份、月桂酸钠2份、氯化镁6份、氯化铁6份、pH调节剂3份、淀粉3份、海藻粉3份。
3.如权利要求1或2所述的一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,所述两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十二烷基氨基丙酸中的一种。
4.如权利要求1或2所述的一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,所述阴离子聚丙烯酰胺与非离子聚丙烯酰胺的目数为50~80目。
5.如权利要求1或2所述的一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800~2500万,所述非离子聚丙烯酰胺的分子量为800~1200万。
6.如权利要求1或2所述的一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,所述氯化镁的粒径为0.5~1.5毫米,所述氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米。
7.如权利要求1或2所述的一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,所述氯化镁为无水氯化镁、卤片氯化镁或白色氯化镁。
8.如权利要求1或2所述的一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂,其特征在于,所述pH调节剂为氧化钙、柠檬酸、碳酸钠、酒石酸中的至少一种。
9.一种洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法,用于制备权利要求1~7任一项所述的絮凝剂,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将氯化镁与氯化铁进行粉碎,使粉碎后的氯化镁与氯化铁的粒径为0.5~1.5毫米,将干燥后的氯化镁与氯化铁放入干燥器中进行干燥;
步骤二、称取非离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺,将非离子聚丙烯酰胺、阴离子丙烯酰胺与步骤一中的氯化镁、氯化铁按比例进行混合,混合后平铺静置15~30分钟;
步骤三、向步骤二的混合物中按比例加入淀粉与硅藻粉,并充分进行混合;
步骤四、将步骤三制得的混合物溶解于水中,向混合液中按比例加入两性表面活性剂、月桂酸钠、pH调节剂,搅拌至完全溶解,得到洗煤聚丙烯酰胺絮凝剂。
10.如权利要求8所述的一种聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述步骤二中的混合过程如下:将步骤一中干燥后的氯化镁、氯化铁进行混合,将混合后的氯化镁与氯化铁分成两份,一份与非离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物A,另一份与阴离子聚丙烯酰胺进行混合得到混合物B,将混合物A与混合物B进行混合。
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