CN1116187A

CN1116187A - 多功能复合絮凝剂

Info

Publication number: CN1116187A
Application number: CN 95107965
Authority: CN
Inventors: 刘小兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 1996-02-07

Abstract

本发明是由无机锌盐、无机酸化剂、聚丙烯酰胺、稳定剂及水组成的多功能复合絮凝剂，解决了现有技术毒害污染、氧化腐蚀设备、功能单一、制作复杂、成本高昂、贮存性能不稳定等问题，净水效果好、功能多、无毒害污染、无氧化腐蚀、制作简便、成本低廉、适用范围广、使用方便、贮存稳定。

Description

多功能复合絮凝剂

本发明涉及一种以无机锌盐与有机高分子絮凝剂为主要成份的多功能复合絮凝剂。

目前，较普遍使用的絮凝剂是铝系絮凝剂(如硫酸铝、三氯化铝及聚合铝)及铁系絮凝剂(如氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁及聚合铁)，一些场合也使用有机高分子絮凝剂(如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠及季胺盐等)。但是，铝系絮凝剂的铝所带来的毒污问题(在人体中蓄积导致老年性痴呆、脑病、骨病、肾病与非缺铁性贫血、肝功能障碍、眼眶骨膜出血、卵巢萎缩及关节炎和支气管炎等症；对水生动物的毒害浓度仅为70微克/升，当铝含量高于0.2～0.5毫克/升时，即可使鲑鱼致死；土壤中的铝过多，会抑制植物的生长；空气中铝能使雨水的PH值降低，出现所谓“酸雨”)一直没能得到有效解决，引起了人们的忧虑。如今，一些发达国家(如澳大利亚)已禁止使用铝系絮凝剂用于处理饮用水了。另外，一些国家和地区也要求水中铝含量≤0.05ppm，但我国目前一般自来水厂处理后水中铝含量为0.2—1ppm，远大于此要求标准。另外，铝系絮凝剂(尤其是聚合铝)还存在制作工艺要求严格(反应温度、压力、时间要求严格控制)、制作过程复杂、质量不易掌握、周期长(5小时以上)、设备成本高(要求有锅炉、反应釜及管道等设施设备，依生产规模大小设备投资要几十万至上千万)、制作成本高(500元/吨)、原料成本高(每吨产品原料成本高达几千元至上万元)、故综合成本高(含有效成份氧化铝10％的产品每吨成本为3000元左右)。如中国专利号88105442公布的“一步法生产高效净水剂聚硫氯化铝”就存在上述问题。铁系絮凝剂，因含有铁离子，故一直无法彻底圆满地解决Fe³⁺的氧化性、对设备的腐蚀性及处理过程中水质难以控制，对某些水(尤其是有机成份含量较多的水)易引起色度增加且无法絮凝的难题。至于一些聚合铁，则生产制作较复杂(须有反应釜加温加压，并用氧气或空气氧化，或添加各种氧化剂及催化剂)，周期长(5—17小时以上)，且产品贮存性能欠佳，易水解沉淀分层而影响絮凝效果。中国专利申请号93118752.4公布的一种“聚合硫酸铁生产方法”，虽然部分解决了上述问题，可以在较短时间用敞口设备进行生产，不需要通氧气或空气氧化，但因其制作原料中大量使用了工业酸洗废液，而酸洗废液中一般都难免有些氧化促进剂或缓蚀剂类有毒致癌物质(如硝酸盐或亚酸硝钠等)，这些毒性物质混进产品中，使产品在净化饮用水时难免存在一些毒污性质问题。至于有机高分子絮凝剂，普遍存在来源不广、价格很高(为无机絮凝剂20—40倍以上)、制作复杂、质量难以保证、使用不便(溶解困难及需时较长)等问题，并在对人体是否安全方面还有待于进一步考证。

另外，有机高分子絮凝剂(如聚丙烯酰胺)水溶液长期放置会存在粘度降低(即“陈化”)及降解现象，使絮凝性能变差，故贮存期较短，最宜现配现用。目前，实际应用较多的是阴离子型或非离子型有机高分子絮凝剂。阴离子型有水解聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠等，非离子型有聚丙烯酰胺。不管是铝系、铁系还是有机高分子絮凝剂，都存在功效较为单一的缺点(如只能絮凝、或分别只适合对无机物或有机物类浊度物质的絮凝)，且铝系铁系絮凝剂产品的有效成份难以达到较高浓度，使运输费用提高。此外，中国专利申请号94106231.7公布了一种“聚硅酸锌絮凝剂制法及用途”，其目的是提供一种成本低、净水效果好、适用面广、生产简便、对人体无害的聚合硅酸锌类絮凝剂及用途，可使水处理絮凝剂用量减少、成本降低、蔗糖简纯度提高、产量增大。其构成是聚硅酸、锌盐及聚丙烯酰胺的水溶液。但是，它存在下面几个缺点：硅酸为一种阴离子型无机高分子絮凝剂，而Zn²⁺为阳离子型，二者相混，必然产生正负电荷相抵，影响絮凝效能；聚硅酸是趋向于沉淀的动力学中间产物，反应进行时间稍长会成为凝胶而失去絮凝功能；为了延缓或中断聚合反应，在熟化适当时间就要把溶液稀释，并在一定时间内投加使用，且因其聚合反应十分强烈，不能长期贮存(这使产品贮存期只有30天并最好现配现用)；生产操作工艺要求严格，一不小心就会当场胶凝而报废(如按其实施例方法配制即会当场胶凝)；生产周期太长(光陈化反应就要20个小时)；用聚丙烯酰胺作助剂，因无相应的稳定剂，故易产生陈化、降解等现象；氯化锌与过量硫酸反应易生成混浊复盐而影响絮凝效果。

本发明的目的在于提供一种净水效果好、功能多、成本低、适用范围广、无毒害污染、无腐蚀氧化、贮存稳定长久、有效成份可任意调节到较高浓度的锌系复合絮凝剂及制作方法。

本发明原料组份如下(重量％)：无机锌盐1—60％，无机酸化剂0.1—5％，聚丙烯酰胺0—2％，稳定剂0—0.1％，水余量。

以上原料均选用工业级。无机锌盐可选用含量≥90％的氯化锌、硫酸锌，优选氯化锌；无机酸化剂选用盐酸或硫酸(若锌盐用氯化锌则选用盐酸，若锌盐用硫酸锌则选用硫酸不能混淆)，其中盐酸为≥30％的水溶液，硫酸为≥95％的浓硫酸；聚丙烯酰胺选用非离子型；稳定剂可选用含量≥90％的异丙醇、硫脲、三乙醇胺等，优选硫脲。

本发明中，无机锌盐可提供Zn²⁺，起絮凝净化作用。氯化锌与硫酸锌均可选用，考虑到氯化锌比一般含七水的硫酸锌含有更多的有效成Zn²⁺，故优选氯化锌。并且，氯化锌含有氯元素，故使本发明额外具有杀菌消毒功能。另外，无机锌盐对金属设备还有缓蚀防腐功能，这样使本发明除了具有絮凝净化功能外，还兼有杀菌消毒及防腐功能。无机锌盐用量1—60％，优选10—30％。无机酸化剂是为了防止无机锌盐水解而加入，并使聚丙烯酰胺能与无机锌盐水溶液混溶。可用盐酸或硫酸。酸化剂应用与锌盐的阴离子相同的酸，即氯化锌用盐酸，硫酸锌用硫酸，这样才不会产生混浊的复盐而影响絮凝效果。用量0.5—5％，优选0.5—4％。作为有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺除有机物浊度物质效果良好，它与除无机物浊度物质效果良好的无机锌盐互相配合、补充，使得本发明除浊度物质范围更广，凝聚、絮凝效果更加良好，这样本发明能把水中大部分致病微生物凝聚起来，随各种是浊物沉淀下去，明显提高强化了消毒效果。为避免聚与Zn²⁺电荷相抵现象，本发明优选非离子型聚丙烯酰胺，分子量≥100万。用量0—2％优选0.01—0.5％。稳定剂的加入是为防止聚丙烯酰胺水溶液的陈化、降解，可选用异丙醇、硫脲或三乙醇胺等。优选硫脲，一来因为价廉，二来硫脲本身是一种缓蚀剂，兼有缓蚀作用。用量0—0.1％，优选0.01—0.05％。水选用工业自来水即可。

制作工艺：先将一部分份内的水加温至50—80℃，接着缓慢加入聚丙烯酰胺，边加边搅拌，待其全溶后，再加入稳定剂，并使其全溶。然后，将无机酸化剂加入其余的水中，搅匀，再加入无机锌盐，搅匀。最后，将二液合并，搅匀包装即可。整个制作过程于常压下进行，不需要熟化聚合时间，生产周期大为缩短。

本发明应用时，应用氢氧化钙对所处理的水调节PH值到8左右，一来加强絮凝效果，二来强化杀菌消毒功能，三来可使锌成为氢氧化锌沉淀而进入污泥，使清水锌离子残留量降至最低点。下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1(重量％)：

氯化锌(95％)：20％，盐酸(30％)：4％，聚丙烯酰胺(分子量≥100万，非离子型)：0.01％，硫脲(90％)：0.01％，水：75.98％。制作工艺：先将3％的水加温到50℃，接着慢慢加入聚丙烯酰胺，边加边搅拌，待其全溶后，再加入硫脲并使其全溶，然后，将盐酸加入其余的72.98％的水中搅匀，再加入氯化锌搅匀。最后将二液合并，拌匀包装即可。

实施例2(重量％)

硫酸锌(95％)：30％，硫酸(95％)：3.5％，聚丙烯酰胺(分子量＞500万，非离子型)：0.5％，硫脲(95％)：0.05％，水：65.95％。制作工艺：先将10％的水加温65℃，接着加入聚丙烯酰胺边加边搅拌，待其全溶后，再加入硫脲并使其全溶。然后，硫酸加入其余的55.95％的水中搅匀，再加入硫酸锌拌匀，即可包装入库。

应用举例(投加剂量以Zn²⁺计)：

1.处理饮用水：在投加10mg/L以上时，本品即产生明显凝聚、絮凝作用，所处理的水余浊度可降至2—3度以下，达到水厂出水标准(浊度＜5度)。

2.在氯化铝与本发明相同投加剂量情况下(以Al³⁺及Zn²⁺计)，用氢氧化钙调节PH值到＞8时，本发明的絮凝效果大大超过铝盐。

3.对高浊度高色度废水的絮凝处理，在投加剂量50mg/L以上时，可产生明显的凝聚、絮凝作用，其浊度、色度、TOC，UV去除率分别达到81％、60％、57％和76％，当用氢氧化钙调节PH值至9.42，在剂量不变情况下则各项处理指标明显提高约15—20％。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.功能多(各种水质净化，污泥脱水、蛋白质沉淀、杀菌消毒、缓蚀及制糖行业等)；

2.净水效果好(对各种高低浊度、色度、各种含无机物有机物的水体均有较好的净化、絮凝效果。已通过中国科学院生态环境研究检测中心环境水化学国家重点实验室检测)；

3.适用范围广(可用于处理饮用水、屠宰场废水、食品工业废水、制糖工业废水、水电厂废水、含重金属废水及纺织、造纸、染色、颜料、油脂等工业废水，各种污泥脱水，制糖工业混合计澄清过程等)；

4.无毒害污染，无氧化腐蚀(这是因为不含铝、铁成份。本发明经中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所小鼠经口急性毒性试验，雌性小鼠的经口LD50为3.69g/kg，雄性小鼠经口LD50为4.30g/kg可认为属实际无毒类物质)；

5.制作简便(制作过程可全线常温常压下一次性完成，对设备无要求，只要敞口容器即可，生产周期为几十分钟，有效成份含量可随意控制到较高的水平以降低运输费用)；

6.成本低(因其净化效果好，制作简便，故使本发明综合成本低于铝系絮凝剂)；

7.使用方便(本发明可常温快速溶解于各种水体，使用方便，无需加温等特殊配套使用设备)；

8.贮存稳定(因含有独特的酸化剂可抑制水解，含特有的稳定剂可使有机高分子水溶液长久贮存稳定不陈化降解，故本发明贮存性能稳定，更便于远距离长周期地供货、贮货)。

Claims

1.一种多功能复合絮凝剂，其特征在于由无机锌盐、无机酸化剂、聚丙烯酰胺、稳定剂及水组成。

2.按权利要求1所述的多功能复合絮凝剂，其特征在于各组份所占重量百分比为：无机锌盐1—60％，无机酸化剂0.1—5％，聚丙烯酰胺0—2％，稳定剂0—0.1，水余量。

3.按权利要求2所述的多功能复合絮凝剂，其特征在于各组份优选重量百分比为：无机锌盐10—30％，无机酸化剂0.5—4％，聚丙烯酰胺0.01—0.5％，稳定剂0.01—0.05％，水余量。

4.按权利要求2或3所述的多功能复合絮凝剂，其特征在于无机锌盐可选用氯化锌或硫酸锌，优选氯化锌；无机酸化剂可选用盐酸或硫酸，优选盐酸；聚丙烯酰胺优选非离子型；稳定剂可选用异丙醇、硫脲、三乙醇胺等，优选硫脲。

5.按权利要求4所述的多功能复合絮凝剂，其特征在于若无机锌盐选用氯化锌，则无机酸化剂选用盐酸，若无机锌盐选用硫酸锌，则无机酸化剂选用硫酸，不得混淆。

6.按权利要求4所述的多功能复合絮凝剂，其特征在于制作工艺为用一部分50～80℃温水慢慢溶解聚丙烯酰胺及硫脲，再用其余另一部分水溶解无机酸化剂及无机锌盐，最后将二液合并即可。

7.按权利要求1所述的多功能复合絮凝剂，其特征在于PH值调节剂为氢氧化钙。