CN112811545A - 复合絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种复合絮凝剂及其制备方法。此絮凝剂具有较强的吸附架桥作用，又能够防止水体的COD、以及氨氮含量的大量提高，也能够防止水体粘稠，堵塞排污管，并且制备工艺简单易操作，成品性质稳定，便于长期存放，更可以有效解决现有絮凝剂絮凝效率低，加药设备维护成本高等问题。本申请提供的一种复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：提供酸性无机聚合物溶液，所述酸性无机聚合物溶液中无机聚合物的质量浓度为7％至15.0％；向所述酸性无机聚合物溶液中加入有机絮凝剂，并搅拌至混合均匀以获取所述复合絮凝剂。

Description

复合絮凝剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及絮凝剂技术领域，尤其涉及到一种复合絮凝剂及其制备方法。

背景技术

絮凝剂在水处理工艺中是非常重要的试剂。在水处理过程中，絮凝剂可以与水中的颗粒物发生压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、网捕等作用，使得水中的无机物、胶体或悬浮物颗粒失去稳定性，形成絮凝体、矾花等，在这些絮凝体、矾花等体积增大到一定程度后，就会在重力的作用下脱离水相沉淀，人们通过过滤等简单操作就可以去除水中沉淀的絮状物，达到水处理的效果。

絮凝剂主要分为两大类，即无机絮凝剂和有机絮凝剂。

无机絮凝剂主要发挥电中和作用，可有效去除水体中细微悬浮颗粒，但与有机絮凝剂相比，吸附架桥作用弱，生成絮体小且单独使用时投药量大。因此，无机絮凝剂常与有机絮凝剂配合使用。

有机絮凝剂是指能产生絮凝作用的天然的或人工合成的有机分子物质。这类絮凝剂都是水溶性线型高分子物质，在水中大部分可电离，为高分子电解质。根据其可离解的基团特性，可分为阴、阳离子型及两性型等类；其链状分子可以产生粘结架桥作用，分子上的荷电基团对胶团的扩散层起电中和压缩的作用。

有机絮凝剂的缺点在于，可能会使水体的COD(chemical oxygen demand，化学氧气需求)以及氨氮含量提高，并且会增加出水的粘度，导致水体流动性减弱，拥挤堵塞排污管道。

亟需提出一种絮凝剂，既能够具有较强的吸附架桥作用，又能够防止水体的COD、以及氨氮含量的大量提高，也能够防止水体粘稠，堵塞排污管道。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种复合絮凝剂及其制备方法。此絮凝剂具有较强的吸附架桥作用，又能够防止水体的COD、以及氨氮含量的大量提高，也能够防止水体粘稠，堵塞排污管，并且制备工艺简单易操作，成品性质稳定，便于长期存放，更可以有效解决现有絮凝剂絮凝效率低，加药设备维护成本高等问题。

本申请提供的一种复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

提供酸性无机聚合物溶液，所述酸性无机聚合物溶液中无机聚合物的质量浓度为7％至15.0％；

向所述酸性无机聚合物溶液中加入有机絮凝剂，并搅拌至混合均匀以获取所述复合絮凝剂。

可选的，所述有机絮凝剂中的有机物包括链式结构有机物。

可选的，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种，提供所述酸性无机聚合物溶液时，包括以下步骤：

将所述铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种加入至反应容器内，并将蒸馏水加入至所述反应容器内，混合均匀以获取中间溶液；

对所述中间溶液进行酸化处理，调整所述中间溶液的酸碱度至第一预设范围。

可选的，所述第一预设范围为大于等于pH1，小于等于pH5。

可选的，将所述铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种加入至反应容器内，并将蒸馏水加入至所述反应容器内时，通过调节各溶质的质量比，使得所述中间溶液的碱基度在第二预设范围内。

可选的，所述第二预设范围为大于等于0.1，小于等于3。

可选的，所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的至少一种；所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝中的至少一种。

可选的，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括铁盐和铝盐，且所述铁盐与铝盐的质量比为1:1～5。

可选的，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括所述铝盐与硅酸钠，且所述铝盐与硅酸钠的质量比为1:0.1～1。

可选的，所述有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺溶液，且所述酸性无机聚合物溶液中的无机聚合物与所述聚丙烯酰胺溶液的聚丙烯酰胺的质量比为1:0.01～0.5。

可选的，搅拌至混合均匀以获取所述复合絮凝剂时，搅拌时长在1小时以上，24小时以下，且所述搅拌包括匀速搅拌。

本申请还提供了一种复合絮凝剂，包括有机絮凝物质以及无机聚合絮凝物质，所述有机絮凝物质包括链式结构有机絮凝物质，所述链式结构有机絮凝物质负载所述无机聚合絮凝物质。

可选的，所述有机絮凝物质包括聚丙烯酰胺分子，所述无机聚合絮凝物质包括铁离子、铝离子以及硅酸根离子中的至少一种，且所述无机聚合絮凝物质与所述聚丙烯酰胺溶液的聚丙烯酰胺的质量比为1:0.01～0.5。

本发明的复合絮凝剂及其制备方法既包含无机聚合絮凝物质，又包含有机絮凝物质，在所述无机聚合絮凝物质产生电中和作用的同时，有机絮凝物质发挥吸附架桥作用，复合絮凝剂与水体中的颗粒物反应时间相对较短，也可实现一次加药，节省设备费用，并且生产工艺简单，产品性能稳定，适于大规模工业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中复合絮凝剂的制备方法的步骤流程示意图。

图2为图1所示的实施例中步骤S101的具体步骤流程示意图。

具体实施方式

研究发现，组合使用所述无机絮凝剂和有机絮凝剂可以在一定程度上解决上述问题，但在组合使用所述无机絮凝剂和有机絮凝剂时，需要遵循先后加药顺序，将所述无机絮凝剂和有机絮凝剂时依次投入到水体中，待水体中颗粒物与无机絮凝剂充分反应后，再加入有机絮凝剂，这直接导致在使用絮凝剂净水时必须配备两套独立的加药系统，并且耗费较长时间，水体絮凝效率低，设备及维护费、人工费偏高。

因此，本申请提出了一种复合絮凝剂，能够同时解决上述问题：既能够具有较强的吸附架桥作用，又能够防止水体的COD、以及氨氮含量的大量提高，也能够防止水体粘稠，堵塞排污管道，还无需设置两套设备分别投放无机絮凝剂以及有机絮凝剂，因此絮凝时间、设备及维护费、人工费也能得到控制。

下面结合附图以及实施例对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

本申请提供的一种复合絮凝剂，包括有机絮凝物质以及无机聚合絮凝物质，所述有机絮凝物质包括链式结构有机絮凝物质，所述链式结构有机絮凝物质负载所述无机聚合絮凝物质。

所述有机絮凝物质包括聚丙烯酰胺分子，所述无机聚合絮凝物质包括铁离子、铝离子以及硅酸根离子中的至少一种，且所述无机聚合絮凝物质与所述聚丙烯酰胺溶液的聚丙烯酰胺的质量比为1:0.01～0.5。在一些实施例中，所述无机聚合絮凝物质包括铁离子聚合物，铝离子聚合物，硅离子聚合物，以及铁、铝、硅相互聚合的物质。

所述复合絮凝剂中，有机絮凝物质的质量比为0.07％～5％；无机聚合絮凝物质质量比为6.93％～10％。

该复合絮凝剂中的无机聚合絮凝物质能够产生电中和作用，快速吸附水体中的颗粒物，所述有机絮凝物质能够发挥吸附架桥作用，增强絮凝剂的吸附架桥作用。无机聚合絮凝物质与有机絮凝物质的同时使用能够减少水体中的颗粒物的絮凝反应时间，并且使用时只需配备一套加药泵、加药桶即可，因此也可节省设备费用。

上述实施例中的所述复合絮凝剂的制备方法包括以下步骤：

步骤S101：提供酸性无机聚合物溶液，所述酸性无机聚合物溶液中无机聚合物的质量浓度为7％至15.0％。

提供所述酸性无机聚合物溶液时，包括以下步骤：

步骤S201：将所述铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种加入至反应容器内，并将蒸馏水加入至所述反应容器内，混合均匀以获取中间溶液。铁盐、铝盐以及硅酸钠都具有可以与水体中的颗粒物产生电中和作用的特点，能够使得水体中的颗粒物絮凝，形成絮状物或矾花等，可根据需要选用所述酸性无机聚合物溶液中的具体溶质。

所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的至少一种；所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝中的至少一种。在一些实施例中，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括铁盐和铝盐，且所述铁盐与铝盐的质量比为1:1～5。

在一些其他的实施例中，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括所述铝盐与硅酸钠，且所述铝盐与硅酸钠的质量比为1:0.1～1。铝盐类絮凝剂有投加量少、絮凝颗粒大而重等优点，但铝属于低毒性物质，若水体中残留铝经多种渠道进入人体并积累后，会对人体造成危害，因此这里将铝盐与硅酸钠合用，硅酸钠中的硅离子在絮凝剂制备过程中可以与铝离子发生聚合反应，形成稳定的硅铝高聚物，从而降低水体中残留铝含量。

所述反应容器包括反应釜、蒸发皿、坩埚、燃烧匙、烧杯、烧瓶、锥形瓶等，可根据需要进行选择。

将所述铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种加入至反应容器内，并将蒸馏水加入至所述反应容器内时，通过调节各溶质的质量比，使得所述中间溶液的碱基度在第二预设范围内。

碱基度为中间溶液中能够与氢氧根离子发生反应的物质的离子浓度总和与氢氧根离子浓度的比值，所述第二预设范围为大于等于0.1，小于等于3。所述碱基度调整至第二预设范围后，可以控制无机物的聚合反应程度，以便形成适合处理水体污染的聚合物。

步骤S202：对所述中间溶液进行酸化处理，调整所述中间溶液的酸碱度至第一预设范围。

可以使用硫酸、盐酸、氢氟酸、有机酸等对所述中间溶液进行酸化，实际上，也可以需要根据所述中间溶液中的溶质来决定使用的酸的种类。这些加入至所述中间溶液的酸能够增加所述中间溶液中的氢离子浓度，使所述中间溶液的pH值变小，并改变无机聚合物结构。

所述第一预设范围为大于等于pH1，小于等于pH5。实际上，可根据需要设置所述第一预设范围，只要使得所述无机高分子聚合溶液呈酸性即可，pH值在1至7之间调节。

步骤S102：向所述酸性无机聚合物溶液中加入有机絮凝剂，并搅拌至混合均匀以获取所述复合絮凝剂。在一些实施例中，搅拌时间为1至24小时，并且是匀速搅拌。

酸性无机聚合物溶液可以使得所述有机絮凝剂加入时，不会直接产生沉淀析出，影响最后形成复合絮凝剂的产量和效果。

所述有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺溶液，且所述酸性无机聚合物溶液中的无机聚合物与所述聚丙烯酰胺溶液的聚丙烯酰胺的质量比为1:0.01～0.5。聚丙烯酰胺呈链式结构，能够负载很多的无机聚合物，作为所述复合絮凝剂的主要成分，起到快速絮凝的作用。

实施例1

一种用于处理废水的有机无机高分子复合絮凝剂，其制备方法包括如下步骤：

(1)向反应釜中依次加入铁盐、铝盐、硅酸钠溶液配制成质量浓度为10％的混合溶液，其中铁盐溶液与铝盐溶液的质量比为1:1，铝盐溶液与硅酸钠溶液的质量比为1:0.3。调节混合溶液碱基度至1后搅拌2h至均匀，并且对形成的混合溶液进行酸化处理，制成酸性无机聚合物溶液；

(2)向所述酸性无机聚合物溶液中加入聚丙烯酰胺溶液，且无机聚合物与聚丙烯酰胺的质量比为1:0.05，匀速搅拌4h至混合均匀，制成有机无机高分子复合絮凝剂。

实施例2

一种用于处理废水的有机无机高分子复合絮凝剂，其制备方法包括如下步骤：

(1)向反应釜中依次加入铁盐、铝盐、硅酸钠溶液配制成质量浓度为10.0％的混合溶液，其中铁盐溶液与铝盐溶液的质量比为1:2.5，铝盐溶液与硅酸钠溶液的质量比为1:0.5。调节混合溶液碱基度至2后搅拌2h至均匀，并且对形成的混合溶液进行酸化处理，制成酸性无机聚合物溶液；

(2)向所述酸性无机聚合物溶液中加入聚丙烯酰胺溶液，且无机聚合物与聚丙烯酰胺的质量比为1:0.2，匀速搅拌6h至混合均匀，制成有机无机高分子复合絮凝剂。

实施例3

一种用于处理废水的有机无机高分子复合絮凝剂，其制备方法包括如下步骤：

(1)向反应釜中依次加入铁盐、铝盐、硅酸钠溶液配制成质量浓度为10.0％的混合溶液，其中铁盐溶液与铝盐溶液的质量比为1:3，铝盐溶液与硅酸钠溶液的质量比为1:0.1。调节混合溶液碱基度至2.5后搅拌2h至均匀，并且对形成的混合溶液进行酸化处理，制成酸性无机聚合物溶液；

(2)向所述酸性无机聚合物溶液中加入聚丙烯酰胺溶液，且无机聚合物与聚丙烯酰胺的质量比为1:0.01，匀速搅拌2h至混合均匀，制成有机无机高分子复合絮凝剂。

实施例4

一种用于处理废水的有机无机高分子复合絮凝剂，其制备方法包括如下步骤：

(1)向反应釜中依次加入铁盐、铝盐、硅酸钠溶液配制成质量浓度为10.0％的混合溶液，其中铁盐溶液与铝盐溶液的质量比为1:5，铝盐溶液与硅酸钠溶液的质量比为1:0.8。调节混合溶液碱基度至0.5后搅拌2h至均匀，并且对形成的混合溶液进行酸化处理，制成酸性无机聚合物溶液；

(2)向所述酸性无机聚合物溶液中加入聚丙烯酰胺溶液，且无机聚合物与聚丙烯酰胺的质量比为1:0.5，匀速搅拌5h至混合均匀，制成有机无机高分子复合絮凝剂。

对比例1

一种市售絮凝剂

本实验待处理废水为某垃圾渗滤液，原水参数见表1

项目	检测值
		pH	4.49
COD(mg/L)	21500
		浊度(NTU)	14.9

表1原水参数

上表1中，所述COD的全称为chemical oxygen demand，即化学需氧量。

向该实验待处理废水分别投加20ml/L的上述实施例1至实施例4制备的复合絮凝剂和某市售絮凝剂后，处理后废水的出水效果见表2.

表2处理后的出水效果

在上表2中可以看出，使用实施例1至实施例4制备得到的复合絮凝剂进行水体净化后，COD去除率至少在30％，使用对比例1中的某市售絮凝剂进行水体净化后，COD去除率只有9％。COD去除率与净水效果直接相关，具体的，COD去除率越高，净水效果越好，因此，实施例1至实施例4制备得到的复合絮凝剂具有更好的净水效果。

并且，使用实施例1至实施例4制备得到的复合絮凝剂进行水体净化后，水体的浊度去除率为97％以上，也远远优于使用对比例1中的某市售絮凝剂时水体的浊度去除率。

显然，实施例1至实施例4中的复合絮凝剂同时具备了电中和、吸附架桥等功能，对水体中颗粒物具有很强的去除能力，并且由于生产工艺简单，产品性能稳定，适于大规模工业生产。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供酸性无机聚合物溶液，所述酸性无机聚合物溶液中无机聚合物的质量浓度为7％至15.0％；

向所述酸性无机聚合物溶液中加入有机絮凝剂，并搅拌至混合均匀以获取所述复合絮凝剂，所述有机絮凝剂中的有机物包括链式结构有机物。

2.根据权利要求1所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种，提供所述酸性无机聚合物溶液时，包括以下步骤：

将所述铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种加入至反应容器内，并将蒸馏水加入至所述反应容器内，混合均匀以获取中间溶液；

对所述中间溶液进行酸化处理，调整所述中间溶液的酸碱度至第一预设范围。

3.根据权利要求2所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述第一预设范围为大于等于pH1，小于等于pH5。

4.根据权利要求2所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，将所述铁盐、铝盐和硅酸钠中的至少一种加入至反应容器内，并将蒸馏水加入至所述反应容器内时，调节各溶质的质量比至所述中间溶液的碱基度在第二预设范围内。

5.根据权利要求4所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述第二预设范围为大于等于0.1，小于等于3。

6.根据权利要求2所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的至少一种；所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括铁盐和铝盐，且所述铁盐与铝盐的质量比为1:1～5。

8.根据权利要求1所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述酸性无机聚合物溶液中的溶质包括所述铝盐与硅酸钠，且所述铝盐与硅酸钠的质量比为1:0.1～1。

9.根据权利要求1所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺溶液，且所述酸性无机聚合物溶液中的无机聚合物与所述聚丙烯酰胺溶液的聚丙烯酰胺的质量比为1:0.01～0.5。

10.根据权利要求1所述的有复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，搅拌至混合均匀以获取所述复合絮凝剂时，搅拌时长在1小时以上，24小时以下，且所述搅拌包括匀速搅拌。

11.一种复合絮凝剂，其特征在于，包括有机絮凝物质以及无机聚合絮凝物质，所述有机絮凝物质包括链式结构有机絮凝物质，且所述链式结构有机絮凝物质负载所述无机聚合絮凝物质。

12.根据权利要求11所述的复合絮凝剂，其特征在于，所述有机絮凝物质包括聚丙烯酰胺分子，所述无机聚合絮凝物质包括铁离子、铝离子以及硅酸根离子中的至少一种，且所述无机聚合絮凝物质与所述聚丙烯酰胺溶液的聚丙烯酰胺的质量比为1:0.01～0.5。

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