专利名称：一种纳米型无机高分子絮凝剂的制备及产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米型无机高分子絮凝剂的制备及产品。具体地说，该方法是在传统聚合氯化铝的制备过程中引入一类具有一定粒度分布的纳米型活性成分，增强该产品的粒度效应，在混凝过程中除了保留原有PA的电中和能力之外，还能发挥静电簇作用，从而提高聚合氯化铝的混凝效果。
背景技术：
在当今水处理技术领域中，无机高分子絮凝剂是使用量很大的专用化学药剂。与传统絮凝剂相比，它能显著提高净化效能，且具有用量省、沉降性能好、安全性高、适应面广等优点，因此在国内外水处理领域得到广泛应用和迅速发展。其中，聚合氯化铝(PAC)是当今工业生产技术最成熟、效能最高、应用也最为广泛的无机高分子絮凝剂品种。一般认为，聚合氯化铝中的Al13形态荷电量高，电中和能力强，也有较强的吸附架桥能力，是聚合氯化铝絮凝剂中的最佳凝聚絮凝形态，其含量多少反映了制品的絮凝效能。最近的研究又表明聚合氯化铝中其形态具有一定的粒度分布，这些不同粒度分布的组分不仅发挥了简单的电中和作用，还有因各种空间、电荷组合而发挥所谓的静电簇作用，因而如何既保留聚合氯化铝中Al13形态高电中和能力，又能够加强其中的静电簇作用也将成为今后混凝剂研制的一个目标。
近二十年来，为了适应水处理领域对无机高分子混凝剂更加安全、高效的需要，国内外展开了各种高效絮凝剂的研制工作。其中研究的较多的是针对无机高分子絮凝剂的复合、共聚等方法，这些方法是在传统的制备技术中，添加一些有效的混凝组分，制成产品一般改变了混凝剂原有的化学组成，如铁铝混凝剂，硅铝复合(复配)混凝剂，希望所制成的产品能够发挥各种有效组分的协同作用，但是仍然存在适用性受限，制备困难，成本高的缺陷。为了增加无机高分子混凝剂的吸附架桥能力，还做了无机—有机复合、接枝改性等工作，也取得了一些成效，但是投加的有机物使得混凝剂在使用过程中面临潜在的安全风险、成本风险的问题。目前助凝剂的使用可以在一定程度上弥补这些缺陷，因为助凝剂的单独投加有针对性，选择范围大，使用也比较灵活。经典案例是粘土作为助凝剂在低浊原水的混凝处理中得到很大的应用，传统的混凝理论认为这是基于增加颗粒物间有效碰撞的频率来发挥作用。事实上，静电簇的作用在这种情况下也能得到一定的发挥，如果和聚合氯化铝共同使用，这种由粒度效应产生的静电簇作用就更加明显了，表现在其它废水处理的应用中，这种主混凝剂-一定粒度级配助凝剂体系也能产生很好的效果。而且助凝剂的单独投加还可能面临单独一套投药系统而增加额外的设备投入的问题。因此，将这两者结合起来以协同电中和以及静电簇作用的混凝剂研制工作很有市场前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有粒度效应的聚合氯化铝(PAC)的制备方法和产品。具体地说，该方法是在制备PAC的过程中引入一类纳米型粉末状物质得到，使得产品能够发挥静电簇效应，增强了混凝效果，拓宽了混凝剂的使用范围。
这类颗粒状物质经过一定处理，具有一定粒度分布且不显著影响PAC原有成分的形成，能与PAC成分相容。具体地说，该物质包括纳米型二氧化硅，氧化铁，氧化铝粉末中之一种或几种。其中纳米材料涉及分散方法，主要是无机盐的添加和超声波的作用。
制备条件密闭反应釜内进行，温度在40-80℃，剧烈搅拌，物料充分混合，粒度材料比例在0.002-0.02之间，最后熟化12-48小时得到产品。
产品总铝浓度可配制成0.2-2.0M Al浓度，其中粒度材料的质量含量在0.2-2％之间，Alb含量在10％-70％之间。处理高岭土悬浮体系的实验表明该产品絮凝动力学比起不加粒度物质提高了许多，絮体增长更大更快。浊度去除率增加10％以上。
权利要求
1.一种新型纳米型聚合氯化铝(PAC)的制备方法和产品。该方法是引入一类活性纳米型材料得到。其特征在于以市场易得的无机铝盐和无机碱性物质为化工原料，在制备PAC的过程中添加适量的纳米材料，制备了一种纳米型絮凝剂。该产品能够发挥原有高效电中和能力，又能有效增加有效碰撞频率，发挥静电簇效应，增强了混凝效果，拓宽了混凝剂的使用范围。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于按照质量比例在0.002-0.02之间添加了纳米型材料。
3.根据权利要求2所述的纳米型材料，其特征在于主要是纳米粒度范围的活性材料，包括纳米二氧化硅，纳米氧化铝，氧化铁中一种或数种的混合物。
4.根据权利要求2所述的纳米型材料，其特征在于对材料采用了一定的分散处理，添加了一类无机分散剂，并进行超声分散处理，使得该种材料与PAC充分相容。
5.根据权利要求1所述的产品，其特征在于产品中含有一定比例的纳米材料，能在混凝处理中发挥静电簇效应。
全文摘要
本发明涉及一种纳米型无机高分子絮凝剂——聚合氯化铝(PAC)的制备方法和产品。具体地说，该方法是在制备PAC的过程中引入一类特殊活性的纳米型物质得到，使得产品能够发挥静电簇效应，增强了混凝效果。产品纳米材料的质量含量在0.2％－2％之间，Al
文档编号C02F1/52GK1911827SQ20061011301
公开日2007年2月14日 申请日期2006年9月7日 优先权日2006年9月7日
发明者王东升, 叶长青, 余剑锋, 葛小鹏, 汤鸿霄 申请人:中国科学院生态环境研究中心