聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法

文档序号:4816120阅读:266来源:国知局
专利名称:聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法
技术领域
本发明涉及一种无机高分子与有机阳离子高分子聚合物的复合物制备技术,特别 是聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法。
背景技术
聚合硫酸铝(Poly Aluminum Sulfate,PAS)是一种应用广泛的无机高分子水处理 剂,其结构示性式如下Aln(OH)m(SO4) [(3n_m)/2](式 1)其中,0<m<3n。作为水处理剂,PAS的优点在于比传统的低分子铝盐,如硫酸铝、氯化铝等,相对 分子质量大,更有效的架桥吸附能力,而且比有机高分子混凝剂的价格低。相对于聚合氯化 铝具有水解速度快的特点,主要用于内河河网和湖泊水源水,特别适用于低温低浊有机微 污染原水的处理。但是,因受其分子结构和聚合度的限制,在电中和、凝聚架桥和絮凝作用 方面,仍处在传统铝盐与有机高分子之间,且其稳定性易受环境影响。因此,在实际应用中, 尚存在着投加药剂量稍大,产生的絮团大但是略轻,污泥体积稍大等缺点。聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)是一种水溶性阳离子聚合物,其正电荷密度 高,水溶性好,相对分子质量易于控制,高效无毒。因此,被广泛应用于石油、造纸、采矿、纺 织、印染、日用化工多个领域。支链化PDMDAAC分子结构式如下
权利要求
1.一种聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂,其特征在于,通过 以下步骤制备步骤1、将符合国家化工行业标准(HG2227-2004)要求的硫酸铝AS干粉或溶液置于混 合釜内,加水调配得到AS溶液,搅拌该AS溶液,不断滴加碱或碱土金属化合物或活性氢氧 化铝进行聚合反应,控制PH值或碱基度,当pH值大于3. 5时停止加料,反应30士5min后过 滤除去不溶性物质,制得透明的PAS溶液;步骤2、将制得的PAS溶液置于混合反应釜内,常温或加热条件下加入支链化PDMDAAC 胶体或干粉;加入的PAS溶液中PAS的含量与支链化PDMDAAC胶体或干粉的含量比为 20.0 1 2.0 1 ;在PAS溶液中加入支链化PDMDAAC胶体或干粉的特征黏度值范围为 0. 5 4. 7dL/g,其固含量以质量分数计分别为20% 75%或(92士2) % ;常温搅拌的温度 为-5 35°C,加热搅拌的温度为35 85°C ;步骤3、在常温下搅拌混合溶液直到支链化PDMDAAC胶体完全溶解,得到稳定的PAS-支 链化PDMDAAC复合混凝剂。
2.一种制备权利要求1所述聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂 的方法,其特征在于,包括以下步骤步骤1、将符合国家化工行业标准(HG2227-2004)要求的硫酸铝AS干粉或溶液置于混 合釜内,加水调配得到AS溶液,搅拌该AS溶液,不断滴加碱或碱土金属化合物或活性氢氧 化铝进行聚合反应,控制PH值或碱基度,当pH值大于设定值时停止加料,反应一定时间后 过滤除去不溶性物质,制得透明的PAS溶液;步骤2、将制得的PAS溶液置于混合反应釜内,常温或加热条件下加入支链化PDMDAAC 胶体或干粉;步骤3、在常温下搅拌混合溶液直到支链化PDMDAAC胶体完全溶解,得到稳定的PAS-支 链化PDMDAAC复合混凝剂。
3.根据权利要求2所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的 制备方法,其特征在于,步骤1中PH值的设定值为3. 5,碱基度为35% 70%,反应时间为 30士5min。
4.根据权利要求3所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的 制备方法,其特征在于,碱基度为40 % 60 %。
5.根据权利要求2所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的 制备方法,其特征在于,步骤1中滴加的碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或它们的混合物, 碱土金属化合物为氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、铝酸钙或它们的混合物。
6.根据权利要求2所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的 制备方法,其特征在于,步骤2中加入的PAS溶液中Al2O3含量为5. 5% 9. 5%,PAS溶液 中Al2O3的含量与支链化PDMDAAC胶体或干粉的含量比为20.0 1 2. 0 1。
7.根据权利要求2所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的 制备方法,其特征在于,步骤2中在PAS溶液中加入支链化PDMDAAC胶体或干粉的特征黏度 值范围为0. 5 4. 7dL/g,其固含量以质量分数计分别为20% 75%或(92士2) %。
8.根据权利要求2所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂 的制备方法,其特征在于,步骤2中常温搅拌的温度为-5 35°C,加热搅拌的温度为35
9.一种使用权利要求1所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝 剂的方法,其特征在于将PAS-支链化PDMDAAC复合混凝剂直接投加用于原水和废水、污水 的絮凝处理以及污、淤泥脱水处理过程。
10.根据权利要求9所述的聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混 凝剂的使用方法,其特征在于,当PAS-支链化PDMDAAC复合混凝剂用于原水制备饮用水 时,复合混凝剂溶液中,PAS以其铝盐含量以Al2O3计为7. 8%时,所含其他物质或重金属 盐质量分数分别为砷(As) ( 0.0002%,铅(Pb) ( 0. 0005%, fg (Cd) ( 0.0001 %,汞 (Hg) ^ 0. 00001%,六价铬(Cr6+) ^ 0. 0005% ;PDMDAAC中除氯化钠以外各种金属盐总量占 聚合物质量分数< 0. 0005%。
全文摘要
本发明公开了一种聚合硫酸铝-支链化聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法,制备方法包括以下步骤步骤1、将符合国家化工行业标准要求的硫酸铝AS干粉或溶液置于混合釜内,加水调配得到AS溶液,搅拌该AS溶液,不断滴加碱或碱土金属化合物或活性氢氧化铝进行聚合反应,控制pH值或碱基度,当pH值大于设定值时停止加料,反应一定时间后过滤除去不溶性物质,制得透明的PAS溶液;步骤2、将制得的PAS溶液置于混合反应釜内,常温或加热条件下加入支链化PDMDAAC胶体或干粉;步骤3、在常温下搅拌混合溶液直到支链化PDMDAAC胶体完全溶解,得到产品。本发明制得的产品用于多种废、污水絮凝处理。
文档编号C02F1/56GK102115240SQ20091026415
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者张跃军, 李潇潇, 赵晓蕾 申请人:南京理工大学
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