本发明涉及一种混凝剂，具体涉及一种无甲醛的阳离子混凝剂及其制备方法和应用，属于环境治理的污水处理
技术领域：
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背景技术：
：混凝剂是利用其聚合性质，使其难于分离的一些颗粒脱稳、集中。现有混凝剂大多数采用氨基树脂类，其包含由多胺类物质如三聚氰胺，与甲醛反应获得的。由于未反应的前体或热固性低聚物的缓慢分析，因此所述混凝剂基本上是基于甲醛的，经常含有残留量的游离甲醛。这些甲醛对人体危害很大，其在合成过程对生产要求极为严格。此外，这些混凝剂的处理效果不理想，这制约着无醛混凝剂剂的工业化进程。因此工业需要具有与甲醛基混凝剂相似性能的、稳定性和最佳性能的无甲醛混凝剂。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种无甲醛的阳离子混凝剂，该混凝剂具有阳离子度高、分子量大、储存期长和无甲醛的特点，并且具有更好的稳定性。本发明的第二个目的是为了提供一种无甲醛的阳离子混凝剂的制备方法。本发明的第三个目的是为了提供一种无甲醛的阳离子混凝剂的应用。实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种无甲醛的阳离子混凝剂，其特征在于，包括由多胺组分、戊二醛和水组成的混合物，首先向混合物添加碱性物至碱性pH值条件、进行加成反应，然后向混合物添加酸性物至酸性pH值条件、进行缩聚反应，得到无甲醛的阳离子混凝剂。作为优选，所述混合物包括按重量份计的如下组分：多胺组分80-140份，戊二醛140-210份、水400-900份。作为优选，所述多胺组分为三聚氰胺。作为优选，所述多胺组分为三聚氰胺与尿素的混合物，述三聚氰胺与尿素的重量比为9:14-2:1。作为优选，所述碱性物为氢氧化钠水溶液或石灰水。作为优选，所述碱性物为浓度为5％的氢氧化钠水溶液或浓度为10％的石灰水。作为优选，所述酸性物为磷酸二氢钠、醋酸、硫酸、柠檬酸或盐酸。作为优选，所述无甲醛的阳离子混凝剂的阳离子度为20-26％。实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种无甲醛的阳离子混凝剂的制备方法，其特征在于，依次按如下步骤进行:1)计量混配：将配方量的多胺组分、戊二醛搅拌溶解于配方量的水中，搅拌均匀得到混合物；2)加成反应：用碱性物调节混合物的pH值至8-10，在60℃下，加热混合物10-30分钟；3)缩聚反应：用酸性物调节混合物的pH值至4-5，在80℃下，加热混合物4小时，即得到无甲醛的阳离子混凝剂。该无甲醛的阳离子混凝剂，是一种阳离子聚合物且为混合物，其特征在于该聚合物具有如式1、式2和式3所示结构：其中，该阳离子聚合物的结构式以式1结构为主，n＝100-200000。优选的，n＝7000-50000，此时无甲醛的阳离子混凝剂的阳离子度为20-26％；分子量大，储存期长且超过1年。由于多胺组分与戊二醛一开始在酸性条件下反应的话，会立即生成不溶性沉淀，因此所述无甲醛的阳离子混凝剂主要通过两步法得到的。在第一步中，在水介质碱性pH下将多胺组分与戊二醛反应。然后在第二步中，向反应介质中添加酸性物作为催化剂，从而在酸性pH条件下反应。加成反应中，pH为8-10，这是由于反应预聚物在pH8-10时才能稳定存在，且反应体系pH大于10，反应过于迅速，会导致多羟基化结晶很快析出，进而不能进行下一步的缩聚反应，因此需要在pH8-10下生成稳定的初期聚合物。缩聚反应，pH为4-5，这是由于体系pH值多低时，缩聚反应快于醚化反应，会导致聚合物分子质量过大，粘度增大，不溶于水；体系pH值过高，醚化反应快于缩聚反应，导致反应不完全。因此，体系pH保持在4-5。酸性物作为缩聚反应的催化剂或引发剂。实现本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：本发明的第一个目的所述无甲醛的阳离子混凝剂的应用：将它用于处理机加工废水、焦化废水、印染废水或化工废水。本发明的有益效果在于：本发明使用戊二醛替代甲醛的亚甲基部分，与多胺组分(通常三聚氰胺)反应获得的氨基树脂类混凝剂，从而得到一种无甲醛的阳离子混凝剂，该混凝剂具有阳离子度高、分子量大、储存期长和无甲醛的特点，并且与类似构造的现有技术无甲醛的混凝剂相比，具有更好的稳定性，能够替代传统二甲基二烯丙基氯化铵、三聚氰胺-甲醛、双氰胺-甲醛缩聚物等密胺树脂类混凝剂，在降低投加量、无游离甲醛的同时，实现良好的混凝沉降效果。本发明所述的无甲醛的阳离子混凝剂的阳离子度为20-26％；分子量大，储存期长且超过1年。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：实施例1：一种无甲醛的阳离子混凝剂的制备方法，依次按如下步骤进行:1)计量混配：在反应釜中加入400重量份的水，将70重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、35重量份的尿素、180重量份的戊二醛溶解于水中，搅拌均匀得到混合物；2)加成反应：用5％氢氧化钠水溶液调节混合物的pH值至8.5，在60℃下，加热混合物20分钟；3)缩聚反应：用盐酸调节混合物的pH值至4.5，在80℃下，加热混合物4小时，即得到无甲醛的阳离子混凝剂。本实施例制备的无甲醛的阳离子混凝剂的固含量为51％，阳离子度23％，其有效储存期大于1年。实施例2：一种无甲醛的阳离子混凝剂的制备方法，依次按如下步骤进行:1)计量混配：在反应釜中加入600重量份的水，将54重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、84重量份的尿素、140重量份的戊二醛溶解于水中，搅拌均匀得到混合物；2)加成反应：用10％石灰水调节混合物的pH值至9，在60℃下，加热混合物30分钟；3)缩聚反应：用磷酸二氢钠调节混合物的pH值至4.5，在80℃下，加热混合物4小时，即得到无甲醛的阳离子混凝剂。本实施例制备的无甲醛的阳离子混凝剂的固含量为49％，阳离子度21％，其有效储存期大于1年。实施例3：一种无甲醛的阳离子混凝剂的制备方法，依次按如下步骤进行:1)计量混配：在反应釜中加入400重量份的水，将80重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、50重量份的尿素、210重量份的戊二醛溶解于水中，搅拌均匀得到混合物；2)加成反应：用10％石灰水调节混合物的pH值至9，在60℃下，加热混合物20分钟，得到白色悬浮液，其变得越来越粘稠，pH值降至7.15；3)缩聚反应：用硫酸调节混合物的pH值至4.5，在80℃下，加热混合物4小时，即得到无甲醛的阳离子混凝剂。本实施例制备的无甲醛的阳离子混凝剂的固含量为51％，阳离子度26％，其有效储存期大于1年。实施例4：一种无甲醛的阳离子混凝剂的制备方法，依次按如下步骤进行:1)计量混配：在反应釜中加入900重量份的水，将80重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、140重量份的戊二醛溶解于水中，搅拌均匀得到混合物；2)加成反应：用5％氢氧化钠水溶液调节混合物的pH值至9，在60℃下，加热混合物10分钟，得到白色悬浮液，其变得越来越粘稠；3)缩聚反应：用醋酸调节混合物的pH值至4.5，在80℃下，加热混合物4小时，即得到无甲醛的阳离子混凝剂。本实施例制备的无甲醛的阳离子混凝剂的固含量为39％，阳离子度21％，其有效储存期大于1年。实施例5：一种无甲醛的阳离子混凝剂的制备方法，依次按如下步骤进行:1)计量混配：在反应釜中加入800重量份的水，将60重量份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(三聚氰胺)、65重量份尿素、150重量份戊二醛溶解于水中，搅拌均匀得到混合物；2)加成反应：用5％氢氧化钠水溶液调节混合物的pH值至9，在60℃下，加热混合物30分钟，得到白色悬浮液，其变得越来越粘稠；3)缩聚反应：用盐酸调节混合物的pH值至4.5，在80℃下，加热混合物4小时，即得到无甲醛的阳离子混凝剂。本实施例制备的无甲醛的阳离子混凝剂的固含量为42％，阳离子度25％，其有效储存期大于1年。应用例1：用于处理机加工废水。参照表1，机加工废水的指标为：COD＝48621ppm，药剂投加量单位为ppm。表1本发明产品及对照品对机加工废水进行处理的数据名称投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降时间/minPDMDAAC10004862135689<5实施例1800486213350<1实施例2800486214397<1实施例3800486211281<1实施例4800486212899<1实施例5800486211660<1应用案例2：用于处理焦化废水。参照表2，焦化废水的指标为：COD＝6355ppm，药剂投加量单位为ppm。表2本发明产品及对照品对焦化废水进行处理的数据名称投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降时间/minPDMDAAC100063555934<5实施例180063552350<1实施例280063552889<1实施例38006355923<1实施例480063551499<1实施例580063551234<1应用案例3：作为混凝剂，用于处理印染废水。参照表3，印染废水的指标为：COD＝2149ppm，药剂投加量单位为ppm。表3本发明产品及对照品对印染废水进行处理的数据名称投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降时间/minPDMDAAC100021491834<5实施例180021491163<1实施例280021491389<1实施例38002149523<1实施例48002149901<1实施例58002149867<1应用案例4：用于处理化工废水。参照表4，化工废水的指标为：COD＝15632ppm，药剂投加量单位为ppm。表4本发明产品及对照品对印染废水进行处理的数据名称投加量/ppm原水COD/ppm出水COD/ppm混凝沉降时间/minPDMDAAC10001563210834<5实施例1800156323656<1实施例2800156322389<1实施例3800156321023<1实施例4800156321357<1实施例580015632964<1对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页1 2 3