CN113136004A - 一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂及其制备方法和应用。本发明利用硅烷偶联剂将有机组分与无机组分连接，其中硅烷偶联剂与铝铁盐之间通过水解缩聚形成Si‑O‑Al与Si‑O‑Fe键，与有机组分之间通过C＝C双键相连，实现共价键形式的复合，所得絮凝剂分子中的硅与铝、铁金属离子结合紧密，能降低其在上清液中的残留；此外，本发明提供的制备方法在室温下即可进行，能耗低，操作简单，聚合反应放热小，本发明选用的原料经济易得，适用于市场大规模推广应用，具有较好的经济效益和社会效益。实施例结果表明，本发明提供的絮凝剂具有较好的除藻效果，并且使用简单，一次性投加即可。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代工业的快速发展，水体富营养化现象严重，藻类的爆发严重影响了饮用水安全。藻细胞会使饮用水处理系统中的滤层堵塞、构筑物腐蚀，并且藻细胞代谢产物还能产生臭味物质、藻毒素、消毒副产物前体物，为常规饮用水处理系统带来影响。
絮凝沉降法因其工艺简单、操作方便、经济高效，是饮用水处理工艺中重要的操作单元。絮凝沉降法通过絮凝剂沉降高效去除源水中的藻类物质，絮凝剂的种类及品质是影响絮凝沉降法除藻效果的关键因素。
传统的絮凝剂分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。传统的铝盐絮凝剂使用成本较低，但存在用量高、效率低、高残留、难沉降等问题；传统的铁盐絮凝剂能通过电性中和破坏带负电荷藻细胞的稳定性而形成密实度较大的絮体，但存在使用后水体有颜色，对设备有腐蚀的问题；传统的有机絮凝剂存在用量大，残留毒性强等问题。现有的无机絮凝剂与有机絮凝剂复配使用方案，能够提高除藻效率，降低投加量，并且所得絮体较大且易沉降，但絮凝剂残留含量仍然较高，且复配絮凝过程中的相互作用力弱，抗水力剪切稳定性不强，投药方式复杂。因此，制备出使用简单、结构稳定的无机有机复合型絮凝剂是有效降低铁铝残留的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂及其制备方法和应用，本发明提供的共价键型絮凝剂絮凝效果优异，具有高效的除藻能力、较高的沉降性能，并且该种絮凝剂自身结构稳定，絮凝后残留较少，具有良好的环境友好性，使用简单，一次性投加即可。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
将硅烷偶联剂、铝盐溶液和铁盐溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和碱溶液混合，得到碱性混合溶液；
将所述碱性混合溶液、有机单体、阳离子单体和光引发剂混合，在紫外光引发下进行反应，得到聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂；所述有机单体为丙烯酰胺，所述阳离子单体包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
优选地，所述铝盐溶液中铝离子浓度为0.5～2.0mol/L，所述铁盐溶液中铁离子浓度为0.5～2.0mol/L。
优选地，所述铝盐溶液中铝离子和铁盐溶液中铁离子的摩尔比为7～9:1。
优选地，所述铝盐溶液中铝元素和铁盐溶液中铁元素的总摩尔量与硅烷偶联剂中硅元素的摩尔量之比为1：(0.1～0.8)。
优选地，所述硅烷偶联剂与有机单体的质量比为0.15～0.25。
优选地，所述有机单体和阳离子单体的质量比为2～3:1。
优选地，所述所述紫外光的功率为10～100W，所述紫外光的波长为253.7nm或185nm。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂。
本发明还提供了上述方案所述聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂在含藻水处理中的应用。
本发明提供了一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：将硅烷偶联剂、铝盐溶液和铁盐溶液混合，得到混合溶液；将所述混合溶液和碱溶液混合，得到碱性混合溶液；将所述碱性混合溶液、有机单体、阳离子单体和光引发剂混合，在紫外光引发下进行反应，得到聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂；所述有机单体为丙烯酰胺，所述阳离子单体包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。本发明利用硅烷偶联剂将有机组分阳离子聚丙烯酰胺与无机组分铝铁盐连接，其中硅烷偶联剂与铝铁盐之间通过水解缩聚形成Si-O-Al与Si-O-Fe键，与有机组分之间通过C＝C双键相连，从而实现共价键形式的复合，所得絮凝剂分子中的硅与铝、铁金属离子结合紧密，从而能降低其在上清液中的残留；此外，本发明提供的制备方法在室温下即可进行，能耗低，操作简单，聚合反应放热小，本发明选用的原料经济易得，适用于市场大规模推广应用，具有更好的经济效益和社会效益。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备得到的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂及其在含藻水处理中的应用。本发明提供的絮凝剂以共价键的形式将铁铝盐和聚丙烯酰胺结合起来，絮凝剂的稳定性及抗剪切能力强，仅需投加一次即可保证具有较好的絮凝效果，和复合絮凝剂相比，本发明的絮凝剂使用更加方便。
本发明提供的共价键型絮凝剂既结合了无机絮凝剂的优点，又结合了有机絮凝剂的优点，其中铝盐电性中和能力强，而铁盐水解产物正电荷密度高，能通过电性中和破坏带负电荷藻细胞的稳定性而形成密实度较大的絮体，且pH适应范围广，铝盐絮凝剂及铁盐絮凝剂的结合可以在增强电性中和能力的同时增大絮体的密实度，防止藻絮体的上浮。除此之外，本发明为了降低投加量引入了有机絮凝剂，丙烯酰胺单体吸附架桥能力强，且溶解性较好，阳离子聚丙烯酰胺溶解性好，活性高，在水体中凝聚形成的矾花大，沉降快，比其他水溶性高分子聚合物净化能力大2～3倍；另外，本发明还引入了阳离子单体，其中含有的季铵基团的可以增强絮凝剂的电性中和的能力，进而增强其除藻能力。
本发明提供的絮凝剂中有机组分和无机组分通过共价键连接，相比较于传统的无机絮凝剂PAC形成的絮体，共价键的结合弥补了传统铝系絮凝剂絮体松散的缺点，且引入铁与有机絮凝剂增大了絮体的粒径及密实度，在混凝除藻过程中更有利于在絮体的沉降，可以为之后的过滤阶段奠定良好的基础。
此外，传统的铝系絮凝剂在混凝过程中容易造成残留，文献证明，pH在6.5时铝系絮凝剂的残留量最低，但含藻水的pH要远远高于6.5，所以在含藻水体中更容易造成残留；本发明将无机组分和有机组分通过共价键结合，所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂絮凝后水中残留大大降低，本发明提供的絮凝剂对含藻水处理后，含藻水上清液中Al和Fe的残留量分别为12.47μg/L和9.64μg/L，远远低于国家标准(《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)要求铝不得超过0.2mg/L，铁不得超过0.3mg/L)。
具体实施方式
本发明提供了一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
将硅烷偶联剂、铝盐溶液和铁盐溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和碱溶液混合，得到碱性混合溶液；
将所述碱性混合溶液、有机单体、阳离子单体和光引发剂混合，在紫外光引发下进行反应，得到聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂；所述有机单体为丙烯酰胺，所述阳离子单体包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
本发明将硅烷偶联剂、铝盐溶液和铁盐溶液混合，得到混合溶液。在本发明中，所述硅烷偶联剂优选为乙烯基三乙氧基硅烷，所述铝盐溶液优选为氯化铝，所述铁盐溶液优选为氯化铁，所述铝盐溶液中铝离子浓度优选为0.5～2.0mol/L，进一步优选为1～1.5mol/L，所述铁盐溶液中铁离子浓度为0.5～2.0mol/L，进一步优选为1～1.5mol/L，所述铝盐溶液中铝离子和铁盐溶液中铁离子的摩尔比优选为7～9:1，进一步优选为9：1，所述铝盐溶液中铝元素和铁盐溶液中铁元素的总摩尔量与硅烷偶联剂中硅元素的摩尔量之比为1：(0.1～0.8)，进一步优选为1：(0.2～0.6)。在本发明具体实施例中，优选将硅烷偶联剂、铝盐溶液和铁盐溶液添加到容器中，然后在搅拌速度为300～600rpm的条件下混合均匀，得到混合溶液。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液和碱溶液混合，得到碱性混合溶液。在本发明中，所述碱溶液优选为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度优选为0.5～2.0mol/L，进一步优选为1mol/L。本发明优选先将硅烷偶联剂、铝盐溶液和铁盐溶液混合，然后再添加碱溶液，可以避免碱溶液与原料中的成分先发生反应，减少副反应的发生，提高后续制备得到的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的纯度，保证制备得到的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的絮凝效果，还能够使硅烷偶联剂先在水中水解，提高后续反应的反应效率。在本发明具体实施例中，优选将混合溶液在搅拌速度为250～500rpm的条件下缓慢滴加碱溶液，得到碱性混合溶液；本发明优选将所得碱性混合溶液的碱化度控制在2.0，在本发明的具体实施例中，优选通过碱性混合液的碱化度控制碱溶液的用量，以及碱液的滴加速度控制反应的合成，减少沉淀的产生。
得到碱性混合溶液后，本发明优选对碱性混合溶液进行旋蒸，除去反应生成的副产物，再加水定容至总铝铁的浓度为0.3mol/L，以便于后续操作。在本发明中，硅烷偶联剂加入水之后先水解生成硅羟基，随后与滴加碱性溶剂生成的羟基铝和羟基铁脱水缩合形成稳定的共价键Si-O-Al和Si-O-Fe。在硅烷偶联剂水解的过程中还形成了C2H5OH，所述形成的乙醇即为上述除去的副产物。在本发明具体实施例中，所述副产物的除去方法优选为旋蒸。
得到碱性混合溶液后，本发明将所述碱性混合溶液、有机单体、阳离子单体和光引发剂混合，在紫外光引发下进行反应，得到聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂。在本发明中，所述有机单体优选为丙烯酰胺，所述阳离子单体优选为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，进一步优选为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；所述硅烷偶联剂与有机单体的质量比优选为0.15～0.25，进一步优选为0.2，所述有机单体和阳离子单体的质量比为2～3:1，进一步优选为2:1；所述紫外光的功率优选为10～100W，进一步优选为40～60W，所述紫外光的波长优选为253.7nm或185nm。本发明优选在碱性混合溶液中依次加入有机单体和阳离子单体，搅拌均匀，再在溶液中通入高纯度氮气除去氧气，在氮气保护的条件下，加入光引发剂，混匀密封，将密封后的溶液在紫外光引发下反应。在本发明中，限定的紫外光功率及波长使絮凝剂的聚合反应在低压紫外光下进行，在保证合成效率同时，与高压紫外光相比，节能环保，放热小，避免了冷凝装置的接入。
反应结束后，本发明优选将所得产物料液进行后处理，所述后处理优选包括以下步骤：将所得产物料液烘干研磨得到聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂。
本发明采用硅烷偶联剂将有机组分阳离子聚丙烯酰胺与无机组分铝铁盐相连，硅烷偶联剂与无机组分铝盐之间水解缩聚通过Si-O-Al与Si-O-Fe，与有机组分之间通过C＝C双键相连，实现了共价键形式的复合，得到了聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂。本发明提供的絮凝剂具有较强的电性中和能力和溶解性能，具有较高的电荷密度和高效除藻能力，且pH适应范围广，在絮凝时能够形成密实度较大的絮凝体，沉降性能高。本发明提供的共价键型絮凝剂絮凝后水中残留低，比单独使用的聚合铝铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁等残留更低。
本发明还提供了上述方案所述聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂在含藻水处理中的应用。在本发明中，所述聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂在含藻水中的用量优选为40～70mg/L；在本发明的具体实施例中，所述含藻水的pH为7～9，浊度为8.5～14NTU，叶绿素a含量为20-45μg/L；本发明对所述应用的具体方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方法应用即可。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的红外分析图；
图2为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的不同添加量对含藻水的浊度及叶绿素a的去除率的分析图；
图3为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂对含藻水处理后上清液中铝铁金属残留分析图；
图4为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂混凝后絮凝体的显微图片以及粒径分布分析图。
实施例1
将1.7mL的分析纯级乙烯基三乙氧基硅烷溶液、36mL浓度为1.0mol/L的AlCl3溶液，4mL浓度为1mol/L的FeCl3溶液混合添加到三口烧瓶中，室温下400rpm搅拌均匀后，在300rpm搅拌条件下缓慢滴加80mL浓度为1mol/L的NaOH溶液至碱化度B为2.0，得到碱性混合溶液；
将碱性混合溶液旋转蒸发去除反应生成的副产物，再加水定容至总铝铁元素浓度0.3mol/L。
取上述定容后的溶液30mL，依次加入丙烯酰胺1.23g及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵0.62g，在400rpm转速下搅拌均匀后通入高纯氮除氧气，在氮气的保护下，加入光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮0.009g，搅拌均匀，密封。
将上述密封溶液在紫外光引发下反应3h，产物经过烘干研磨后即得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂1，记为CAFM0.2，0.2代表Si/(Al+Fe)的摩尔比。
实施例2
将3.5mL的分析纯级乙烯基三乙氧基硅烷溶液、36mL浓度为1.0mol/L的AlCl3溶液，4mL浓度为1mol/L的FeCl3溶液混合到三口烧瓶中，室温下100rpm搅拌均匀后，在300rpm搅拌条件下缓慢滴加80mL浓度为1mol/L的NaOH溶液至碱化度B为2.0，得到碱性混合溶液；
将碱性混合溶液旋转蒸发去除反应生成的副产物，再加水定容至总铝铁元素浓度0.3mol/L。
取上述定容后的溶液30mL，依次加入丙烯酰胺2.44g及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1.22g，搅拌均匀后通入高纯氮除氧气，在氮气的保护下，加入光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮0.018g，搅拌均匀，密封。
将上述密封溶液在紫外光引发下反应3h，产物经过烘干研磨后即得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂2，记为CAFM0.4，0.4代表Si/(Al+Fe)的摩尔比。
实施例3
将5.2mL的分析纯级乙烯基三乙氧基硅烷溶液、36mL浓度为1.0mol/L的AlCl3溶液，4mL浓度为1mol/L的FeCl3溶液混合到三口烧瓶中，室温下100rpm搅拌均匀后，在300rpm搅拌下缓慢滴加80mL浓度为1mol/L的NaOH溶液至碱化度B为2.0，得到碱性混合溶液；
将碱性混合溶液旋转蒸发去除反应生成的副产物，再加水定容至总铝铁元素浓度0.3mol/L。
取上述定容后的溶液30mL，依次加入丙烯酰胺3.63g及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵1.82g，搅拌均匀后通入高纯氮除氧气，在氮气的保护下，加入光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮0.027g，搅拌均匀，密封。
将上述密封溶液在紫外光引发下反应3h，产物经过烘干研磨后即得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂3，记为CAFM0.6，0.6代表Si/(Al+Fe)的摩尔比。
对实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂进行红外分析，所得结果如图1所述，所述图1为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的红外分析图。由图1可以看出1322cm-1和1160cm-1处的吸收峰分别来自共价键Si-O-Al与Si-O-Fe，证明无机部分的成功引入，且650cm-1处Al-O及Fe-O的伸缩振动佐证了无机部分的成功连接；另外3182cm-1及952cm-1处的伸缩振动峰分别来自阳离子单体中的N-H及季铵基团，位于1721cm-1处C＝O的伸缩振动峰和1458cm-1处的C-N基团吸收峰来自丙烯酰胺单体及阳离子单体，且位于1500-1600cm-1处的C＝C吸收峰未在图中体现，共价键型聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺已成功合成。
检测实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂不同用量对含藻水处理，得到处理后浊度和叶绿素a去除率变化图，所得去除率变化结果如图2所述，所述图2为为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的不同添加量对含藻水的浊度及叶绿素a的去除率的分析图。对实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的处理后的含藻水上清液进行金属残留检测，所得结果如图3所示，图3为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂对含藻水处理后上清液中铝铁金属残留分析图。
取pH为8.3、浊度为13.5NTU和叶绿素a含量为40μg/L的含藻水700mL于ZR4-6六联搅拌机下以300rpm搅拌1min后分别取600mL水样至6个搅拌杯中，所述混凝程序包括：先快速搅拌然后慢速搅拌，再沉降。所述快速搅拌的搅拌速度为350rpm，快速搅拌的搅拌时间为2min，所述慢速搅拌的搅拌速度为40rpm，慢速搅拌的搅拌时间为15min，所述沉降的时间为30min。将不同量的实施例1所得的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂CAFM0.2加入到含藻水中进行混凝处理，由图2可以看出，当实施例1所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的投加量为64mg/L时，处理后的含藻水的浊度去除率为85％，叶绿素a的去除率为57％。取64mg/L实施例1所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂处理后的含藻水上清液进行金属残留检测，所得结果如图3所示。由图3可以看出，实施例1所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂对含藻水处理后，含藻水上清液中铝与铁的残留量分别为21.04μg/L和10.02μg/L。
取pH为8.0、浊度为13.5NTU和叶绿素a含量为40μg/L的含藻水700mL于ZR4-6六联搅拌机下以300rpm搅拌1min后分别取600mL水样至6个搅拌杯中，所述混凝程序包括：先快速搅拌然后慢速搅拌，再沉降。所述快速搅拌的搅拌速度为350rpm，快速搅拌的搅拌时间为2min，所述慢速搅拌的搅拌速度为40rpm，慢速搅拌的搅拌时间为15min，所述沉降的时间为30min。将不同量的实施例2所得的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂CAFM0.4加入到含藻水中进行混凝处理，由图2可以看出，当实施例2所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的投加量为69mg/L时，处理后的含藻水的浊度去除率为87％，叶绿素a的去除率为72％。取69mg/L实施例2所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂处理后的含藻水上清液进行金属残留检测，所得结果如图3所示。由图3可以看出，实施例2所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂对含藻水处理后，含藻水上清液中铝与铁的残留量分别为15.12μg/L和11.08μg/L。
取pH为8.3、浊度为13.3NTU和叶绿素a含量为40μg/L的含藻水700mL于ZR4-6六联搅拌机下以300rpm搅拌1min后分别取600mL水样至6个搅拌杯中，所述混凝程序包括：先快速搅拌然后慢速搅拌，再沉降。所述快速搅拌的搅拌速度为350rpm，快速搅拌的搅拌时间为2min，所述慢速搅拌的搅拌速度为40rpm，慢速搅拌的搅拌时间为15min，所述沉降的时间为30min。将不同量的实施例3所得的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂CAFM0.6加入到含藻水中进行混凝处理，由图2可以看出，当实施例2所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的投加量为40mg/L时，处理后的除藻水的浊度去除率为87％，叶绿素a的去除率为97％。取40mg/L实施例3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂处理后的含藻水上清液进行金属残留检测，所得结果如图3所示。由图3可以看出，实施例3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂对含藻水处理后，含藻水上清液中铝与铁的残留量分别为12.47μg/L和9.64μg/L。
对实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝处理含藻水后混凝的絮凝体进行显微观察并对粒径进行分析，所得结果如图4所示，所述图4为实施例1～3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂混凝后絮凝体的显微图片以及粒径分布分析图。由图4可以看出，实施例1所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂混凝后絮凝体的平均粒径为55.937μm，实施例2所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂混凝后絮凝体的平均粒径为109.586μm，实施例3所得聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂混凝后絮凝体的平均粒径为109.426μm。
由以上实施例可知本发明提供的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂不仅具有高效的除藻去浊能力，并且本发明提供的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂使用简单，一次性投加即可。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硅烷偶联剂、铝盐溶液和铁盐溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和碱溶液混合，得到碱性混合溶液；
将所述碱性混合溶液、有机单体、阳离子单体和光引发剂混合，在紫外光引发下进行反应，得到聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂；所述有机单体为丙烯酰胺，所述阳离子单体包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝盐溶液中铝离子浓度为0.5～2.0mol/L，所述铁盐溶液中铁离子浓度为0.5～2.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝盐溶液中铝离子和铁盐溶液中铁离子的摩尔比为7～9:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝盐溶液中铝元素和铁盐溶液中铁元素的总摩尔量与硅烷偶联剂中硅元素的摩尔量之比为1：(0.1～0.8)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂与有机单体的质量比为0.15～0.25。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机单体和阳离子单体的质量比为2～3:1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光的功率为10～100W，所述紫外光的波长为253.7nm或185nm。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂。
10.权利要求9所述的聚合铝铁/阳离子聚丙烯酰胺共价键型絮凝剂在含藻水处理中的应用。
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