一种处理淠河水混凝的PAC-PDMDAAC复合絮凝剂的制作方法

本发明涉及絮凝剂技术领域，具体为一种处理淠河水混凝的pac-pdmdaac复合絮凝剂。

背景技术：

目前,聚合氯化铝(pac)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(pdmdaac)是国内外给水系统中常用的混凝剂.pac的优点是它比传统的铝盐混凝剂混凝效果好,且比有机高分子混凝剂的价格低廉.但是,在形态、聚合度及相应的凝聚-混凝效果方面,pac仍处于传统铝盐混凝剂与有机高分子混凝剂之间,它对胶体物质的吸附架桥能力比有机高分子混凝剂差很多,而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题.另外,pac在实际应用中,存在着较有机高分子混凝剂投药量高、产生的污泥量大等缺点。pdmdaac混凝剂具有分子量大、产品稳定性好、对胶体物质的吸附架桥能力强、适用范围广、产生的污泥量少的优点,且pdmdaac为阳离子型混凝剂,正电荷较强,更有利于电中和作用,较无机混凝剂而言,pdmdaac混凝效果更佳,但其缺点是价格高、最佳投药范围窄、水处理成本高等。为了更好的去除水体中的有机污染物,研究者将目光投向于混凝剂的复合，复合混凝剂具有无机混凝剂和有机混凝剂的优点,可以有效提高对水体中污染物的去除率。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种处理淠河水混凝的pac-pdmdaac复合絮凝剂，解决了pac在实际应用中,存在着较有机高分子混凝剂投药量高、产生的污泥量大，pdmdaac混凝效果更佳,但其缺点是价格高、最佳投药范围窄、水处理成本高等缺点的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种处理淠河水混凝的pac-pdmdaac复合絮凝剂，由以下重量组分组成：超纯水200重量份、聚合氯化铝20～180、聚二甲基二烯丙基氯化铵50重量份。

一种处理淠河水混凝的pac-pdmdaac复合絮凝剂，由以下重量组分组成：超纯水200重量份、聚合氯化铝100重量份、聚二甲基二烯丙基氯化铵50重量份。

优选的，所述pac-pdmdaac复合絮凝剂制备方法：

步骤一：用量筒精确量取100ml超纯水移至三口瓶内,将三口瓶置于恒温磁力搅拌器上,在中速搅拌状态下加入一定量pac搅拌；

步骤二：称取一定量的pdmdaac,同时量取100ml超纯水,在50ml的小烧杯中,使pdmdaac完全溶解,并洗涤烧杯内壁；

步骤三：恒温磁力搅拌器保持高速搅拌的状态,将溶解的pdmdaac溶液缓慢移入三口瓶内,使溶液在高速搅拌状态下搅拌,然后静置,制备成pac-pdmdaac0.8mg/ml的复合混凝剂备用；

步骤四：用塑料桶从老淠合取水5kg，然后用量筒按照1：2比例量取自来水，配置成低浊度的待处理水样；

步骤五：称取pdmdaac为2g,pac的质量为20、60、100、140、180g,配制净含量比例为10:1、30:1、50:1、70:1、90:1的复合混凝剂,对不同初始浊度的水样进行混凝烧杯实验。

优选的，所述步骤一温度保持20℃恒定。

优选的，所述步骤一恒温磁力搅拌器搅拌时间设置为5min。

优选的，所述步骤二使pdmdaac完全溶解的次数设置为三次。

优选的，所述步骤三将三口瓶密封以防止溶液接触空气。

优选的，所述步骤三恒温磁力搅拌器搅拌时间设置为3h。

优选的，所述步骤三静置时间设置为24h。

优选的，所述步骤五投药量均设置为为6mg/l。

(三)有益效果

本发明提供了一种处理淠河水混凝的pac-pdmdaac复合絮凝剂，具备以下有益效果：

本发明，pac和pdmdaac混凝剂进行复合,制得复合比为10:1、30：1、50：1、70：1、90：1pac-pdmdaac复合絮凝剂,当复合比例为30:1及以上时，更有利于去除水体中的uv254和浊度，当水样初始浊度＜10ntu时,随着pac-pdmdaac复合混凝剂投加量的增加,uv254和浊度的去除率相应地得到了提高,uv254和浊度的去除有一定的正相关性.当投药量为7mg/l时,uv254的去除率和浊度去除率达到最佳,分别可以达到22.45％和84.64％,在偏碱性和中性水环境下,更有利于pac-pdmdaac对浊度的去除,浊度的去除率为90.06％，但不利于uv254去除，去除率最高仅达到35％，当ph值为6时,uv254去除率较大,去除率达到58.64％。

附图说明

图1不同复合比例对浊度去除效果图；

图2不同复合比例对uv254去除效果图；

图3pac、pac-pdmdaac投加量对浊度去除效果图；

图4不同ph值对uv254和浊度的去除效果图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种处理淠河水混凝的pac-pdmdaac复合絮凝剂，由以下重量组分组成：超纯水200重量份、聚合氯化铝20～180、聚二甲基二烯丙基氯化铵50重量份。

一种处理淠河水混凝的pac-pdmdaac复合絮凝剂，由以下重量组分组成：超纯水200重量份、聚合氯化铝100重量份、聚二甲基二烯丙基氯化铵50重量份。

pac-pdmdaac复合絮凝剂制备方法：

步骤一：用量筒精确量取100ml超纯水移至三口瓶内,将三口瓶置于恒温磁力搅拌器上,在中速搅拌状态下加入一定量pac搅拌；

步骤二：称取一定量的pdmdaac,同时量取100ml超纯水,在50ml的小烧杯中,使pdmdaac完全溶解,并洗涤烧杯内壁；

步骤三：恒温磁力搅拌器保持高速搅拌的状态,将溶解的pdmdaac溶液缓慢移入三口瓶内,使溶液在高速搅拌状态下搅拌,然后静置,制备成pac-pdmdaac0.8mg/ml的复合混凝剂备用；

步骤四：用塑料桶从老淠合取水5kg，然后用量筒按照1：2比例量取自来水，配置成低浊度的待处理水样；

步骤五：称取pdmdaac为2g,pac的质量为20、60、100、140、180g,配制净含量比例为10:1、30:1、50:1、70:1、90:1的复合混凝剂,对不同初始浊度的水样进行混凝烧杯实验。

步骤一温度保持20℃恒定，步骤一恒温磁力搅拌器搅拌时间设置为5min。

步骤二使pdmdaac完全溶解的次数设置为三次。

步骤三将三口瓶密封以防止溶液接触空气，步骤三恒温磁力搅拌器搅拌时间设置为3h，步骤三静置时间设置为24h。

步骤五投药量均设置为为6mg/l。

使用时，称取pdmdaac为2g,pac的质量为20、60、100、140、180g,配制净含量比例为10:1、30:1、50:1、70:1、90:1的复合混凝剂,在投药量为6mg/l时,对不同初始浊度的水样进行混凝烧杯实验,得出pac-pdmdaac复合比例与浊度、uv254去除率之间的关系如图1,图2所示.

由图1可知,初始浊度由3.74ntu升8ntu时,复合比例为30:1及以上的pac-pdmdaac复合混凝剂对浊度的去除效果差别不大，但除浊效果明显高于复合比例10：1的复合絮凝剂，这说明复合絮凝剂中pac比例增加可以加大微小颗粒物参与吸附架桥和卷扫作用的机会，再加上适当的电中和作用，更有利于胶体聚集稳定性的破坏，当复合比例为70:1时，除浊效果达到最佳，去除率90％，但是随着pac-pdmdaac复合比例的继续增大,复合混凝剂的电中和能力下降,造成浊度去除率的下降。同时投加过多的复合混凝剂也带来了水处理费用增加的问题。而复合比例为10:1复合絮凝剂在混凝过程中,浊度去除率只有50％以下，其原因在于复合混凝剂中的有机组分pdmdaac具有较高的正电荷密度,其含量越高,复合混凝剂的电中和能力越强,但在低浊度下，胶体颗粒较少，会使得已脱稳的胶体颗粒表面带上较多的正电荷而再次达到稳定状态，表现为浊度去除率下降。

由图2可知，原水uv254由0.046升到0.06时，复合比为30：1、50：1、70：1、90：1的pac-pdmdaac复合混凝剂对其的去除效果差别不大，同时表现出先上升后下降趋势，去除率在10％～40％之间，而符合比10：1复合剂表现出持续下降的趋势，其原因可能是是当原水中uv254含量较低时，pdmdaac含量较大，电中和作用发挥强，从而去除率较高，随着原水中uv254含量的增加，pdmdaac电中和的作用发挥到了最大，本身又作为高分子有机物，过量的有机组分未能生成絮体而经沉淀去除造成的。

pac-pdmdaac复合絮凝剂投加量对浊度、uv254去除的影响：

实验采用pac及复合比例为70:1的pac-pdmdaac，取配置好的初始浊度为5.21ntu，ph为7.3的水样于6个1l烧杯中,分别投加4mg/l、5mg/l、6mg/l、7mg/l、8mg/l的复合混凝剂,得到投加量对浊度以及uv254的去除率关系如图3所示.

由图3可知,随着pac、pac-pdmdaac复合混凝剂投加量的增加,两种混凝剂对于uv254和浊度的去除率相应地得到了提高.当投药量为7mg/l时，浊度去除率达到最佳,分别可以达到72.87％和84.64％.复合絮凝剂比pac去除率增加11.77％，继续增加混凝剂的投药量,浊度的去除率增加缓慢逐渐呈下降趋势,同时uv254的去除率随着两种混凝剂投加量增加而缓慢增加，但是变化很小，即使投药量为8mg/l时,uv254的去除仅为24.56％、28.32％.因此,pac-pdmdaac复合混凝剂的最佳投药量为7mg/l.pac-pdmdaac复合混凝剂比pac对浊度去除率较高的原因是pdmdaac分子量较大,可以使pac附着在pdmdaac长链结构上,增强了复合混凝剂的电中和、吸附架桥和网捕-卷扫作用,利于絮体的形成,当投药量改变时,浊度的去除率也随之发生变化,是因为复合混凝剂对浊度的去除能力与其有机组分pdmdaac有关,pdmdaac表面带有较高的正电荷密度,与pac表面的正电荷相互叠加,增强了复合混凝剂的电中和能力.随着投药量逐渐增加到最佳投药量时,电中和作用发挥到最大,浊度去除率达到最高,同时,由于絮体的吸附共沉降作用,使得uv254去除率也增加.继续增大投药量,会使水中原来带负电荷的胶体变成带正电荷的胶体,导致胶核多的正离子,使胶体重新稳定,从而降低对浊度的去除效果.在相同投药量下,复合混凝剂pac-pdmdaac对uv254的去除效果更好.uv254代表的主要是溶解性的具有不饱和结构的天然有机物和其他有机污染物的总量.这些物质所带的官能团,电子云密度大,在水中呈较强负电性.在复合混凝剂中,具有很高阳离子度的聚阳离pdm与pac协同,显著提高了复合混凝剂pac-pdmdaac及其水解产物氢氧化铝絮体对有机物的吸附能力,pdmdaac能吸附对uv254值有贡献的高分子消毒副产物(dbps)的前驱物.因此,复合混凝剂pac-pdmdaac能表现出比pac更好的uv254去除效果.

ph值对uv254去除的影响

前期研究发现，原水的初始ph值会影响混凝剂的水解速度和形态转化,从而影响到对浊度和uv254的去除效果。取制备好的初始ph为7.6，浊度为8.48ntu的水样1l于6个烧杯中,用0.1mol/l的氢氧化钠和盐酸溶液分别调节ph值为6、6.7、7.2、7.5、7.9、8.1，同时70：1复合混凝剂的投药量为最佳投药量7mg/l,pac最佳投加量8.5mg/l，得到uv254和浊度的去除率如图4所示。

由图4可知,随着ph值升高,pac、pac-pdmdaac复合混凝剂对于浊度的去除率表现为先增加后降低的趋势，在ph7.0～7.5范围内,剩余浊度最低，去除率分别达到90.06％、84.97％。pac、pac-pdmdaac复合混凝剂对于uv254去除率都呈下降的趋势.当ph值为6时,uv254去除率较大,去除率分别达到58.64％、44.83％,同时复合絮凝剂比pac去除率增加13.81％，这是因为当ph值较低时,复合混凝剂的水解产物正电荷密度较高,电中和能力较强,较强的电中和更有利于uv254去除.当ph值进一步增大时,附着在pdmdaac长链上的pac水解产物中高电荷多核络合物质所带电荷减少,对有机物及胶体颗粒的电中和作用减弱[15],从而导致絮体的减少,表现为uv254和浊度的去除率降低。

结论

1、将pac和pdmdaac混凝剂进行复合,制得复合比为10:1、30：1、50：1、70：1、90：1pac-pdmdaac复合絮凝剂,当复合比例为30:1及以上时，更有利于去除水体中的uv254和浊度.。

2、当水样初始浊度＜10ntu时,随着pac-pdmdaac复合混凝剂投加量的增加,uv254和浊度的去除率相应地得到了提高,uv254和浊度的去除有一定的正相关性.当投药量为7mg/l时,uv254的去除率和浊度去除率达到最佳,分别可以达到22.45％和84.64％，

3、在偏碱性和中性水环境下,更有利于pac-pdmdaac对浊度的去除,浊度的去除率为90.06％，但不利于uv254去除，去除率最高仅达到35％，当ph值为6时,uv254去除率较大,去除率达到58.64％。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。