专利名称：聚合铝－聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂及其制备工艺，属于化学技术领域。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，每年排放大量的工业废水和生活污水，其中染料废水和印染废水占有相当大的比例。印染废水具有成分复杂、浓度高、色度深等特点，且含有多种具有生物毒性或致癌、致畸、致突变的水溶性有机物，难以采用常规的生物处理方法或物化方法进行治理。尤其是废水中残存的水溶性染料组分，即使浓度甚低，排入水体后亦会造成水体透光率的降低，而最终将导致水体生态系统的破坏。因此，染料和印染行业废水的治理问题，特别是脱色处理问题，是当今国内外废水处理中急需解决的一大难题。在染料和印染行业废水脱色处理中，化学絮凝方法是当前国内外重点研究的方向之一。化学絮凝脱色方法的效果关键取决于絮凝剂的性能。
聚合氯化铝是国内外在印染废水处理中广泛应用的无机高分子絮凝剂，其优点反映在它比传统的铝盐絮凝剂(如硫酸铝、氯化铝等)效能更优异，比有机高分子絮凝剂的价格低廉。但是，在形态、聚合度及相应的凝聚-絮凝效果方面，聚合氯化铝仍处于传统铝盐絮凝剂与有机高分子絮凝剂之间，它的分子量以及对胶体物质的吸附架桥能力比有机高分子絮凝剂差很多，而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题。另外，聚合氯化铝在应用中，存在着较有机高分子絮凝剂投药量高、产生的污泥量大等缺点。而近年来的研究认为，有机高分子絮凝剂聚环氧氯丙烷胺由于其结构特点而对染料(特别是对于水溶性染料)具有脱色效果好、适用范围广、受pH影响小、用量少、产生的污泥量少等特点，但是其最佳投药范围窄、水处理成本较无机絮凝剂高。无机与有机高分子絮凝剂各自存在的缺点促使絮凝剂向复合絮凝剂方向发展，以便克服各自的缺点，强化絮凝效能，提高净水效果，降低水处理成本。
查新结果表明国内文献数据库中，未发现有与本发明相同的以聚合氯化铝，聚环氧氯丙烷胺为原料制备聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂的制备工艺的文献报道。
发明内容本发明针对现有絮凝剂的不足，提供一种既具有良好贮存稳定性又具有良好絮凝效果的聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂及其制备工艺。
一种聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂，外观为浅黄色或无色液体，含Al2O3的重量百分比9.0％～10.6％，含聚环氧氯丙烷胺的重量百分比10.0％，pH为3.1～4.5。
聚合铝一聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂的制备工艺如下(1)取69～71g的AlCl3·6H2O固体于烧杯中，加入58～62ml蒸馏水，用电磁搅拌器加热至40℃～60℃，使其完全溶解，然后在搅拌的条件下，用40～60min的时间，将18～22g的Na2CO3粉末均匀地加入上述溶液中，达到预定的碱化度B＝1.4～1.6，制备出的聚合氯化铝中Al2O3重量百分含量为10～11％；(2)取质量分数为33％的二甲胺溶液89～91g，置于150ml三口圆底烧瓶中，将烧瓶放在冰水浴锅中冷却，使二甲胺降温到10℃以下，将73～75g的环氧氯丙烷加入分液漏斗，打开回流冷凝器的冷却水，在搅拌的情况下，用1～2h的时间滴加到二甲胺溶液中，使反应器内的温度控制在10℃～20℃，滴加完毕后，再搅拌30min，使反应器内的温度再次降到10℃以下，然后加入交联剂，其质量比为2.5％，最后恒温控制在60℃～75℃，反应5h后停止，制备出粘度为2800-3200mpa·s，固含量为60～65％的聚环氧氯丙烷胺。
(3)分别以重量比为19∶1～9∶1的比例取上述方法制备出的聚合氯化铝和聚环氧氯丙烷胺，在30～50℃条件下反应50～70min，制备出聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂成品。
本发明制备得到的聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂作为一种新型高效的水处理药剂，可广泛应用于纺织印染废水的处理。
本发明的聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂与现有技术相比具有如下优良效果
本发明聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂，属于水处理领域中新型高分子絮凝剂。此絮凝剂是在传统铝盐絮凝剂的基础上发展起来的新型复合无机有机高分子絮凝剂，是以AlCl3·6H2O、聚环氧氯丙烷胺为原料，采用将聚环氧氯丙烷胺引入到聚合氯化铝溶液中的方法制备而成。该絮凝剂分子量高、产品稳定性好、对胶体物质的吸附架桥能力强、絮凝效果好、适用范围广、产生的污泥量少等优点，以及铝盐最佳投药范围宽、水处理成本低等优点。本发明以AlCl3·6H2O、聚环氧氯丙烷胺为主要原料，制备得到了聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂，具有生产工艺简捷、经济、适用等特点。此絮凝剂可广泛适用于纺织印染废水的处理，并有良好的水处理效果。
具体实施方式
实施例一种聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂，外观为浅黄色或无色液体，含Al2O3的重量百分比9.0％～10.6％，含聚环氧氯丙烷胺的重量百分比10.0％，pH为3.1～4.5。
聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂的制备工艺如下(1)取69～71g的AlCl3·6H2O固体于烧杯中，加入58～62ml蒸馏水，用电磁搅拌器加热至40℃～60℃，使其完全溶解，然后在搅拌的条件下，用40～60min的时间，将18～22g的Na2CO3粉末均匀地加入上述溶液中，达到预定的碱化度B＝1.4～1.6，制备出的聚合氯化铝(PAC)中Al2O3重量百分含量为10～11％；(2)取质量分数为33％的二甲胺溶液89～91g，置于150ml三口圆底烧瓶中，将烧瓶放在冰水浴锅中冷却，使二甲胺降温到10℃以下，将73～75g的环氧氯丙烷加入分液漏斗，打开回流冷凝器的冷却水，在搅拌的情况下，用1-2h的时间滴加到二甲胺溶液中，使反应器内的温度控制在10℃～20℃，滴加完毕后，再搅拌30min，使反应器内的温度再次降到10℃以下，然后加入交联剂，其质量比为2.5％，最后恒温控制在60℃～75℃，反应5h后停止，制备出粘度为2800-3200mpa·s，固含量为60～65％的聚环氧氯丙烷胺。
(3)分别以重量比为19∶1～9∶1的比例取上述方法制备出的聚合氯化铝和聚环氧氯丙烷胺，在30～50℃条件下反应50～70min，制备出聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂成品。
将按以上步骤制备的聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂(PAC-EPI-DMA)产品用于活性艳红模拟废水的脱色处理，同时与聚合氯化铝(PAC)、聚环氧氯丙烷胺(EPI-DMA)的脱色效果作对比较，结果列于表1。
表1PAC-EPI-DMA处理活性艳红模拟废水的脱色处理效果
从以上处理结果可见，在同等投量条件下PAC-EPI-DMA处理活性艳红模拟废水的效果明显优于PAC絮凝剂及EPI-DMA絮凝剂。虽然单独使用EPI-DMA絮凝剂时也可以达到90％的脱色率，但絮凝剂的投加量大大增加，相应增加了处理成本。
将按以上步骤制备的PAC-EPI-DMA产品用于分散大红模拟废水的脱色处理，同时与PAC、EPI-DMA的脱色效果作对比较，结果列于表2。
表2PAC-EPI-DMA处理分散大红模拟废水的脱色处理效果
从以上处理结果可见，在处理分散大红模拟废水时，使用PAC-EPI-DMA较单独使用PAC和EPI-DMA在较低投加量下有更好的脱色效果。
将按以上步骤制备的PAC-EPI-DMA产品用于滨州印染厂的实际印染废水的脱色处理，同时与PAC、EPI-DMA的脱色效果作对比较，结果列于表3。废水的水质情况如下废水的最大吸收波长在589.8nm，原水在该波长下的吸光度为1.480，pH为11.2，COD为550mg/L。
表3PAC-EPI-DMA处理实际纺织印染废水的脱色处理效果
从以上处理结果可见，PAC-EPI-DMA无机有机复合絮凝剂处理实际印染废水的絮凝效果明显优于PAC絮凝剂及EPI-DMA絮凝剂，在最佳投量300mg/L时脱色率较EPI-DMA提高5％，较PAC提高10％，而COD去除率较EPI-DMA提高14％，较PAC提高21％。
权利要求
1.一种聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂，其特征在于，外观为浅黄色或无色液体，含Al2O3的重量百分比9.0％～10.6％，含聚环氧氯丙烷胺的重量百分比10.0％，pH为3.1～4.5。
2.一种聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂的制备工艺，其特征在于，制备工艺如下(1)取69～71g的AlCl3·6H2O固体于烧杯中，加入58～62ml蒸馏水，用电磁搅拌器加热至40℃～60℃，使其完全溶解，然后在搅拌的条件下，用40～60min的时间，将18～22g的Na2CO3粉末均匀地加入上述溶液中，达到预定的碱化度B＝1.4～1.6，制备出的聚合氯化铝(PAC)中Al2O3重量百分含量为10～11％；(2)取质量分数为33％的二甲胺溶液89～91g，置于150ml三口圆底烧瓶中，将烧瓶放在冰水浴锅中冷却，使二甲胺降温到10℃以下，将73～75g的环氧氯丙烷加入分液漏斗，打开回流冷凝器的冷却水，在搅拌的情况下，用1～2h的时间滴加到二甲胺溶液中，使反应器内的温度控制在10℃～20℃，滴加完毕后，再搅拌30min，使反应器内的温度再次降到10℃以下，然后加入交联剂，其质量比为2.5％，最后恒温控制在60℃～75℃，反应5h后停止，制备出粘度为2800-3200mpa·s，固含量为60～65％的聚环氧氯丙烷胺；(3)分别以重量比为19∶1～9∶1的比例取上述方法制备出的聚合氯化铝和聚环氧氯丙烷胺，在30～50℃条件下反应50～70min，制备出聚合铝-聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂成品。
全文摘要
聚合铝－聚环氧氯丙烷胺无机有机复合絮凝剂及其制备工艺，属于水处理领域中新型高分子絮凝剂。以AlCl
文档编号C02F1/52GK1868910SQ20061004438
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月6日 优先权日2006年6月6日
发明者高宝玉, 孙逊, 岳钦艳, 张栋华, 王元方, 王晓娜 申请人:山东大学