专利名称：一种絮凝可控组合型絮凝剂及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水处理工艺的絮凝剂及使用方法，具体涉及一种改性天然高
分子组合型的絮凝剂及使用方法。
背景技术：
絮凝过程是目前国内外众多水处理工艺中应用最广泛、最普遍的单元操作之一， 是废水处理过程中不可缺少的关键环节。絮凝效果的好坏往往决定了后续流程的运行状 况、最终出水水质和费用，选择何种絮凝剂，对于提高出水水质、降低制水成本有着重要的 技术经济价值。絮凝作用的主要对象是水中由不溶性物质形成的憎液溶胶及悬浮颗粒，絮 凝剂是絮凝过程的核心部分，其性能直接影响到絮凝效果的好坏。按化学成分，絮凝剂可分 为无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。目前使用的絮凝剂主要是无机和 有机两类。无机盐类絮凝剂的品种较少，主要是铝盐、铁盐、水解聚合物等低分子盐类以及 无机高分子絮凝剂。无机絮凝剂的投药量大、处理效率低、铝盐的使用还有一定的毒性。有 机高分子絮凝剂主要有合成的有机高分子絮凝剂和天然改性有机高分子絮凝剂。有机高分 子絮凝剂同无机高分子絮凝剂相比，具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类PH值及温度影 响小，生成污泥量少，并且容易处理等特点，因而有着广阔的应用前景。目前使用的有机高 分子絮凝剂主要有天然改性的高分子絮凝剂和合成的高分子絮凝剂两类。天然高分子絮凝 剂的使用量远小于合成有机高分子絮凝剂，原因是其电荷密度小、分子量低、易于发生生物 降解而失去絮凝活性。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大、分子链官能团多的结构特点 在国内外市场上得到了广泛的应用，但由于合成类高分子絮凝剂价格高，生物难降解及残 留单体的毒性限制了它在食品加工、给水处理及发酵工业等方面的发展，在环保日益重视 的今天，其研究并不为人们所重视。20世纪70年代以来，许多国家开始重视化学改性有机 高分子絮凝剂的研制，这类絮凝剂按其原料来源不同，大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生 物、甲壳素衍生物、植物胶改性产物、多糖类蛋白质改性产物等。天然高分子化合物含有多 种活性基团，如羟基、酚羟基等，表现出了较活泼的化学性质。通过羟基的酯化、醚化、氧化、 交联、接枝共聚等化学改性，其活性基团大大增加。聚合物成枝化结构，分散了絮凝基团，对 悬浮体系中颗粒物有更强的捕捉与促进作用，为了提高这类物质的絮凝效果，人们对其进 行了大量的改性研究，经改性后的天然高分子絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂相比，具有 分子量广、活性基团多、结构多样化、原料来源广泛、价格低廉、易于生物降解、无二次污染 等优点，目前被国内外众多研究者用来研制新型絮凝剂。 现有大多数的絮凝剂或价格昂贵、或有毒性、或絮凝较慢、或絮凝不可控、或受温 度影响较大、或产生的残余污泥和残渣量大且难以处置，易造成二次污染。因此，研制开发 低成本、快速、高效、安全、絮凝可控、温度适应范围广、易生物降解、无二次污染的絮凝剂， 具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有絮凝剂存在的不足，满足市场对絮凝剂的环保和絮 凝效果的要求，对改性天然高分子进行组合，提供一种絮凝可控的组合型絮凝剂及使用方 法。 本发明的技术解决方案是一种絮凝可控组合型絮凝剂，其组分是改性天然高分 子和络合剂。 所述的改性天然高分子可以是甲壳动物虾蟹昆虫的外壳、棉、秸秆、甘蔗渣、淀粉
等农业废弃物中的一种或两种物质组合后，经磷酸化改性、磺酸化改性或羧酸化改性而制
得具有活性基团的水溶性天然高分子。 所述棉是棉花、废弃棉花、废弃棉絮。 所述的秸秆是稻秆、麦秆、油菜秆、棉秆。 所述的淀粉是玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉。 所述的络合剂可以是氯化镁、氯化*丐、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化铝、硫酸铝、硫酸 铝钾、氧化f丐、四硼酸钠、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、硼酸、盐酸、硫酸中至少两种 的组合。 本发明组合絮凝剂的使用方法如下 ①用酸或碱将废水的pH调到4-8，所述的酸可选盐酸或硫酸，所述的碱可选氧化 钙、氢氧化钠或氢氧化钾； ②将改性天然高分子和络合剂分别配成一定浓度溶液，改性天然高分子配成 l-20g/L溶液，络合剂配成l-100g/L溶液，按每吨废水投加改性天然高分子2-20g络合剂 50-200g ; ③投加改性天然高分子，搅拌2-8分钟，分散均匀； ④根据絮凝需要，在12小时内随时投加络合剂，即可瞬时完成絮凝反应。 本发明的设计原理改性天然高分子与络合剂发生络合反应而产生絮凝现象，达
到去除悬浮物和胶体物质的目的，不同于传统絮凝剂设计原理。 本发明的有益效果是 ①原料来源广泛，成本低廉。 ②采用改性天然高分子而不是合成有机高分子，易生物降解，不会造成二次污染。
③絮凝可控。在改性天然高分子不被降解的条件下，何时添加络合剂，絮凝反应即 可何时完成。 ④絮凝速度快，数秒钟即可产生絮凝。
⑤絮凝体大、结实、含水率低，有利于后续脱水处理。
⑥安全无毒，因此可以用于食品、药品中营养成分的回收。
⑦温度适应范围广，絮凝反应基本不受温度影响。
具体实施方式
实施例1 将2g改性天然高分子和10g络合剂分别溶于1L蒸馏水中配成溶液。取1L浊度 为30NTU长江水于1L烧杯中，加入溶解好的改性天然高分子溶液10mL，快速机械搅拌3分钟(300r/min)，而后加入溶解好的络合剂10mL，中速搅拌20秒钟(120r/min)，产生大量絮 凝体颗粒，5分钟后测得上清液浊度为0. 5，浊度去除率为98. 3%。
实施例2 将2g改性天然高分子和10g络合剂分别溶于1L蒸馏水中配成溶液。取1L浊度 为32NTU长江水于1L烧杯中，加入溶解好的改性天然高分子溶液5mL，快速机械搅拌4分钟 (300r/min)，而后加入溶解好的络合剂10mL，中速搅拌20秒钟(120r/min)，产生大量絮凝 体颗粒，5分钟后测得上清液浊度为3. 0，浊度去除率为90. 6% 。
实施例3 将2g改性天然高分子和10g络合剂分别溶于1L蒸馏水中配成溶液。取1L浊度 为105NTU高岭土悬浮液于1L烧杯中，加入溶解好的改性天然高分子溶液8mL，快速机械搅 拌2分钟(300r/min)，而后加入溶解好的络合剂12mL，中速搅拌20秒钟(120r/min)，产生 大量絮凝体颗粒，5分钟后测得上清液浊度为1. 5，浊度去除率为98. 6%。
实施例4 将2g改性天然高分子和10g络合剂分别溶于1L蒸馏水中配成溶液。取1L浊度 为105NTU高岭土悬浮液于1L烧杯中，加入溶解好的改性天然高分子溶液20mL，快速机械搅 拌3分钟(300r/min)，而后加入溶解好的络合剂12mL，中速搅拌20秒钟(120r/min)，产生 大量絮凝体颗粒，5分钟后测得上清液浊度为0. 5，浊度去除率为99. 5%。
实施例5 将2g改性天然高分子和10g络合剂分别溶于1L蒸馏水中配成溶液。取1L藻细 胞浓度为5X106cell/mL于1L烧杯中，加入溶解好的改性天然高分子溶液15mL，快速机械 搅拌3分钟(300r/min)，而后加入溶解好的络合剂20mL，中速搅拌20秒钟(120r/min)，产 生大量蓝色絮体颗粒，5分钟后测量上清液藻细胞浓度，藻细胞去除率为95. 5%，接近完全 去藻。 实施例6 将2g改性天然高分子和10g络合剂分别溶于1L蒸馏水中配成溶液。取1L浊度为 3840mg/L、色度260、 COD为11120mg/L味精废水于1L烧杯中，用酸或碱将pH值调到7. 0， 加入溶解好的改性天然高分子溶液20mL，快速机械搅拌3分钟(300r/min)，而后加入溶解 好的络合剂20mL，中速搅拌20秒钟(120r/min)，产生大量絮体颗粒，5分钟后测量上清液浊 度、色度及C0D，浊度、色度及COD的去除率分别达到98. 1%、93. 2%及89.9%。
权利要求
一种絮凝可控组合型絮凝剂，其特征在于絮凝剂是改性天然高分子和络合剂的组合。
2. 如权利要求1所述的一种絮凝可控组合型絮凝剂，其特征在于改性天然高分子是甲 壳动物虾蟹昆虫的外壳、棉、秸秆、甘蔗渣、淀粉的中一种、或两种组合后，经磷酸化改性、磺 酸化改性或醚化改性制得的天然高分子。
3. 如权利要求1所述的一种絮凝可控组合型絮凝剂，其特征在于络合剂是氯化镁、氯 化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化铝、硫酸铝、硫酸铝钾、氧化钙、四硼酸钠、氯化铁、硫酸亚 铁、氯化亚铁、硫酸铁、硼酸、盐酸、硫酸中至少两种的组合。
4. 如权利要求1所述的一种絮凝可控组合型絮凝剂的使用方法，其特征步骤是① 用酸或碱将废水的pH调到4 8 ;② 改性天然高分子和络合剂分别配成溶液，每吨废水投加改性天然高分子2 20g络 合剂50 200g ;③ 投加改性天然高分子溶液，搅拌2 8分钟；④ 根据絮凝需要，在12小时内投加络合剂溶液。
5. 如权利要求4所述的一种絮凝可控组合型絮凝剂的使用方法，其特征在于改性天然 高分子配成的溶液浓度是1 20g/L，络合剂配成的溶液浓度是1 100g/L。
全文摘要
本发明涉及一种改性天然高分子组合型的絮凝剂及使用方法。絮凝剂是改性天然高分子和络合剂的组合，改性天然高分子是甲壳动物虾蟹昆虫的外壳、棉、秸秆、甘蔗渣、淀粉的中一种、或两种组合后，经磷酸化改性、磺酸化改性或醚化改性制得的天然高分子，络合剂是氯化镁、氯化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化铝、硫酸铝、硫酸铝钾、氧化钙、四硼酸钠、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、硼酸、盐酸、硫酸中至少两种的组合。在投加改性天然高分子后，可根据絮凝需要，在12小时内随时投加络合剂，即可瞬时完成絮凝反应。本发明具有絮凝可控、絮凝速度快、絮凝体大、结实、含水率低、安全无毒、温度适应范围广的优点。
文档编号C02F1/52GK101700920SQ200910272639
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者叶阳, 吴超, 李斌, 王洋, 陈卉 申请人:武汉循环经济研究院;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司;华中农业大学