CN114656127A - 一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及絮凝剂制备技术领域，尤其涉及一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂及其制备方法，该絮凝剂包括以下质量份的原料：葡萄糖基高分子化合物20‑30份、改性壳聚糖7‑13份、丙烯酰胺8‑10份、反丁烯二酸5‑9份、乙二醛7‑9份、二甲胺3‑6份、氯化铵1‑5份、亚硫酸氢钠3‑8份、改性粉煤灰8‑12份以及去离子水100‑120份，且其制备方法包括以下步骤：S1、在一定温度和磁力搅拌下，向反应器中加入葡萄糖基高分子化合物、改性壳聚糖、丙烯酰胺、反丁烯二酸、改性粉煤灰以及去离子水，并搅拌，即得混合物。本发明不仅能够提高COD去除率以及沉降率，而且还能有效地改善絮凝剂对污泥的脱水效果。

Description

一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及絮凝剂制备技术领域，尤其涉及一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂及其制备方法。

背景技术

随着全国城市化不断的提高，城市的规模和人口也在不断的提高，城市污水厂也在不断建设，污水中污泥的体量也快速的增长。巨大的体量也给城市污水处理厂中带来相当大的压力，这不仅关乎于经济和环境问题，因此如何改善污泥脱水性能、提高污泥脱水效率已经成为污泥处理领域的重要问题。

因此，我们提出了一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂及其制备方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂及其制备方法。

一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，包括以下质量份的原料：葡萄糖基高分子化合物20-30份、改性壳聚糖7-13份、丙烯酰胺8-10份、反丁烯二酸5-9份、乙二醛7-9份、二甲胺3-6份、氯化铵1-5份、亚硫酸氢钠3-8份、改性粉煤灰8-12份以及去离子水100-120份。

优选的，所述葡萄糖基高分子化合物包括质量比为1:1的淀粉和纤维素，且其细度均为200-700目。

优选的，所述改性壳聚糖的制备方法为：首先将壳聚糖制成水溶液，然后以氯化铁为改性剂与壳聚糖混合，待溶解后，在搅拌下缓慢滴加40％浓度的氢氧化钠溶液调节pH值至5.0-5.3，即得改性壳聚糖。

优选的，所述壳聚糖与氯化铁的质量比为1:2。

优选的，所述壳聚糖水溶液的浓度为5.0mg/L。

优选的，所述改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰原料过200目筛，室温下浸泡在4mol/L的氢氧化钾溶液中2小时，浸泡过程中以30rpm的速度进行搅拌均匀，浸泡过后将粉煤灰于105℃的条件下烘干2小时，即得改性粉煤灰。

优选的，所述粉煤灰和氢氧化钾溶液的重量比为1:3。

一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、在30℃-60℃温度和磁力搅拌下，向反应器中加入葡萄糖基高分子化合物、改性壳聚糖、丙烯酰胺、反丁烯二酸、改性粉煤灰以及去离子水，混合后搅拌均匀，即得混合物；

S2、调整反应器内温度为5℃-25℃，向反应器内通入氮气，氮气通入至少20min后，向反应器中加入亚硫酸氢钠，反应10-20min之后，向反应器中加入二甲胺，并在40℃-70℃下反应30-60分钟，之后，再加入乙二醛，保持温度不变并继续反应1-2小时；

S3、将反应器内温度调节至35℃-50℃，并向反应器中滴加氯化铵催化剂，添加完后，将反应器内温度升到60℃-90℃，反应2-5h后取出，即得絮凝剂。

相比于现有技术，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，通过添加氯化铁对壳聚糖进行改性，由于氯化铁中三价铁离子的介入，使得其增大了絮凝剂的网状结构，增强了絮凝剂对悬浮颗粒物的网捕能力，从而有效地提高了COD去除率以及沉降率。

2、在本发明中，通过对粉煤灰进行碱液改性，可以有效地改善絮凝剂对污泥的脱水效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1：

一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，包括以下质量份的原料：淀粉10份、纤维素10份、改性壳聚糖7份、丙烯酰胺8份、反丁烯二酸5份、乙二醛7份、二甲胺3份、氯化铵1份、亚硫酸氢钠3份、改性粉煤灰8份以及去离子水100份。

实施例2：

一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，包括以下质量份的原料：淀粉13份、纤维素13份、改性壳聚糖10份、丙烯酰胺9份、反丁烯二酸7份、乙二醛8份、二甲胺4.5份、氯化铵3份、亚硫酸氢钠5.5份、改性粉煤灰10份以及去离子水110份。

实施例3：

一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，包括以下质量份的原料：淀粉15份、纤维素15份、改性壳聚糖13份、丙烯酰胺10份、反丁烯二酸9份、乙二醛9份、二甲胺6份、氯化铵5份、亚硫酸氢钠8份、改性粉煤灰12份以及去离子水120份。

上述实施例1-3中，淀粉和纤维素作为葡萄糖基高分子化合物，其细度均在200-700目，实施例中以500目的细度为准；

改性壳聚糖的制备方法为：首先将50g壳聚糖制成浓度为5.0mg/L的水溶液，然后以100g氯化铁为改性剂与壳聚糖混合，待溶解后，在搅拌下缓慢滴加40％浓度的氢氧化钠溶液调节pH值至5.0，即得改性壳聚糖；

改性粉煤灰的制备方法为：将100g粉煤灰原料过200目筛，室温下浸泡在300g4mol/L的氢氧化钾溶液中2小时，浸泡过程中以30rpm的速度进行搅拌均匀，浸泡过后将粉煤灰于105℃的条件下烘干2小时，即得改性粉煤灰。

上述实施例1-3中的絮凝剂均通过下述过程进行制备：

S1、在30℃温度和磁力搅拌下，向反应器中加入葡萄糖基高分子化合物、改性壳聚糖、丙烯酰胺、反丁烯二酸、改性粉煤灰以及去离子水，并搅拌，即得混合物；

S2、调整反应器内温度为25℃，向反应器内通入氮气，氮气通入20min后，向反应器中加入亚硫酸氢钠，反应20min之后，向反应器中加入二甲胺，并在40℃下反应60分钟，之后，再加入乙二醛，保持温度不变并继续反应2小时；

S3、将反应器内温度调节至35℃，并向反应器中滴加氯化铵催化剂，添加完后，将反应器内温度升到60℃，反应4h后取出，即得絮凝剂。

试验一：对絮凝剂的COD去除率和沉降率的测定

对比例1：与实施例1相比，原料中不同的是“改性壳聚糖”改为未改性的“壳聚糖”，其余成分一致；

对比例2：与实施例2相比，原料中不同的是“改性壳聚糖”改为未改性的“壳聚糖”，其余成分一致；

对比例3：与实施例3相比，原料中不同的是“改性壳聚糖”改为未改性的“壳聚糖”，其余成分一致；

对比例1-3中絮凝剂的制备方法与实施例不同的是：将步骤S1中的“改性壳聚糖”用对比例中的“壳聚糖”代替，其余过程不变。

参照例1：与实施例1相比，原料中不同的是不含“改性壳聚糖”，其余成分一致；

参照例2：与实施例2相比，原料中不同的是不含“改性壳聚糖”，其余成分一致；

参照例3：与实施例3相比，原料中不同的是不含“改性壳聚糖”，其余成分一致；

参照例1-3中絮凝剂的制备方法与实施例不同的是：步骤S1中不再加入“改性壳聚糖”，其余过程不变。

试验对象：实施例1-3、对比例1-3以及参照例1-3中的絮凝剂；

试验方法：

①依据HJ/T399-2007《水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》对COD去除率进行分析并记录；

②取200mL的污泥悬浊液倒入具塞量筒中，静置5分钟，测上清液的吸光度A，然后，加入试样(即絮凝剂)，上下颠倒20次后，静置5分钟，用分光光度计测上清液的吸光度B，则其沉降率为

记录试样的沉降率；

试验结果：

由上表试验结果可知，在每个试验组中，实施例中的絮凝剂可以将污泥的COD去除率提高至65％左右，而且污泥沉降率也能提升至95％以上，相较之下，实施例中的絮凝剂对污泥COD去除率以及污泥沉降有着更为显著的效果。

试验二：对絮凝剂的脱水效果测定

对比例4：与实施例1相比，原料中不同的是“改性粉煤灰”改为未改性的“粉煤灰”，其余成分一致；

对比例5：与实施例2相比，原料中不同的是“改性粉煤灰”改为未改性的“粉煤灰”，其余成分一致；

对比例6：与实施例3相比，原料中不同的是“改性粉煤灰”改为未改性的“粉煤灰”，其余成分一致；

对比例4-6中絮凝剂的制备方法与实施例不同的是：将步骤S1中的“改性粉煤灰”用对比例中的“粉煤灰”代替，其余过程不变。

参照例4：与实施例1相比，原料中不同的是不含“改性粉煤灰”，其余成分一致；

参照例5：与实施例2相比，原料中不同的是不含“改性粉煤灰”，其余成分一致；

参照例6：与实施例3相比，原料中不同的是不含“改性粉煤灰”，其余成分一致；

参照例4-6中絮凝剂的制备方法与实施例不同的是：步骤S1中不再加入“改性粉煤灰”，其余过程不变。

试验对象：实施例1-3、对比例4-6以及参照例4-6中的絮凝剂；

试验方法：

①取定量滤纸移入烘箱中于105℃烘干半小时后取出，置于干燥器内冷却至室温，称其重量，反复烘干、冷却、称量，直至两次称量的重量差≤0.2mg，记录W1；

②将恒重的滤纸放在天平托盘内，取样称取20g污泥，达到恒重后记下重量W2，则污泥重量W＝W2-W1，于烘箱105℃的温度下烘2小时，放在干燥器内30分钟冷却至室温再称，记下数据，再烘2小时再称，直到称得的重量不变，称为达到恒重W3(或者两次称量的重量差≤0.4mg)，水分重＝W2-W3，则含水率＝(水分重/W)×100％。

试验结果：

由上表试验结果可知，在每个试验组中，实施例中的絮凝剂可以将污泥的含水率降低至7％左右，是试验组中含水率最低的，由此可见，实施例中的絮凝剂对污泥脱水后的含水率有着更为显著的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，其特征在于，包括以下质量份的原料：葡萄糖基高分子化合物20-30份、改性壳聚糖7-13份、丙烯酰胺8-10份、反丁烯二酸5-9份、乙二醛7-9份、二甲胺3-6份、氯化铵1-5份、亚硫酸氢钠3-8份、改性粉煤灰8-12份以及去离子水100-120份。

2.根据权利要求1所述的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，其特征在于，所述葡萄糖基高分子化合物包括质量比为1:1的淀粉和纤维素，且其细度均为200-700目。

3.根据权利要求1所述的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，其特征在于，所述改性壳聚糖的制备方法为：首先将壳聚糖制成水溶液，然后以氯化铁为改性剂与壳聚糖混合，待溶解后，在搅拌下缓慢滴加40％浓度的氢氧化钠溶液调节pH值至5.0-5.3，即得改性壳聚糖。

4.根据权利要求3所述的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，其特征在于，所述壳聚糖与氯化铁的质量比为1:2。

5.根据权利要求3所述的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，其特征在于，所述壳聚糖水溶液的浓度为5.0mg/L。

6.根据权利要求1所述的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，其特征在于，所述改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰原料过200目筛，室温下浸泡在4mol/L的氢氧化钾溶液中2小时，浸泡过程中以30rpm的速度进行搅拌均匀，浸泡过后将粉煤灰于105℃的条件下烘干2小时，即得改性粉煤灰。

7.根据权利要求6所述的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂，其特征在于，所述粉煤灰和氢氧化钾溶液的重量比为1:3。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种污泥脱水用葡萄糖基高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在30℃-60℃温度和磁力搅拌下，向反应器中加入葡萄糖基高分子化合物、改性壳聚糖、丙烯酰胺、反丁烯二酸、改性粉煤灰以及去离子水，混合后搅拌均匀，即得混合物；

S2、调整反应器内温度为5℃-25℃，向反应器内通入氮气，氮气通入至少20min后，向反应器中加入亚硫酸氢钠，反应10-20min之后，向反应器中加入二甲胺，并在40℃-70℃下反应30-60分钟，之后，再加入乙二醛，保持温度不变并继续反应1-2小时；

S3、将反应器内温度调节至35℃-50℃，并向反应器中滴加氯化铵催化剂，添加完后，将反应器内温度升到60℃-90℃，反应2-5h后取出，即得絮凝剂。