一种利用二氧化碳气体响应聚合物对污水进行净化的方法与流程

[0001]
本发明属于废水处理技术领域，具体为一种利用二氧化碳气体响应聚合物对污水进行净化的方法。


背景技术：

[0002]
水资源短缺和污染是当今人类面临的严重问题，为了满足生产和生活需要，通常需要对污水进行处理、并重复利用。最常用的污水处理方法是絮凝沉淀法，通过絮凝剂对水污染中的污染物进行絮凝沉淀，从而达到净化水的目的。目前，国内外大量使用各种无机/有机高分子复合絮凝剂进行絮凝处理，与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂具有絮凝速度快，用量少，ph及温度影响小等优点，因而有着广阔的应用前景。
[0003]
当前使用的主要有人工合成和天然高分子絮凝剂两种。由于大多数人工合成有机高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺，其存在降解产物有毒，且合成用的丙烯酰胺单体有毒且不易在聚合后完全脱除，能麻醉人的中枢神经，应用领域受到一定限制，迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效的方向发展。
[0004]
天然有机高分子絮凝剂是一类较新的水处理剂，由于天然有机高分子具有无毒且能降解的特点，所以受到较为广泛的关注，但是目前天然有机高分子絮凝剂的不足之处在于循环利用比较困难，无法实现对污水的高效净化处理。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用二氧化碳气体响应聚合物对污水进行净化的方法，该二氧化碳气体响应聚合物可循环使用，实现对污水的高效净化处理，设备要求不高，具有较低的运行成本，具有广泛的应用前景。
[0006]
本发明是通过以下技术方案来实现：
[0007]
一种利用二氧化碳气体响应聚合物对污水进行净化的方法，包括如下步骤：
[0008]
步骤1，在污水中加入co2气体响应聚合物，之后通入co2气体，co2气体响应聚合物带有的叔胺基团转变为碳酸氢盐，碳酸氢盐吸附污水中带有的负电颗粒或絮悬浮物，使负电颗粒或絮悬浮物沉降；
[0009]
步骤2，将步骤1得到的混合体系静置后去除上层清液，得到下层水体；
[0010]
步骤3，在下层水体中通入空气或氮气，co2气体响应聚合物恢复中性状态，释放吸附的负电颗粒或絮悬浮物，之后回收co2气体响应聚合物；
[0011]
步骤4，根据需要重复步骤1～步骤3对其他的污水进行净化。
[0012]
优选的，步骤1中所述的co2气体响应聚合物为水溶性天然高分子接枝的含有co2响应基团的高分子聚合物或小分子。
[0013]
进一步，所述的水溶性天然高分子包括纳米纤维素、淀粉、海藻酸钠和瓜尔胶。
[0014]
再进一步，所述的高分子聚合物为甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸n,n-二甲氨基乙酯和n-脒基十二烷基丙烯酰胺的均聚物或共聚物中的任意一种。
[0015]
再进一步，所述的小分子为3-二乙氨基丙胺或1-(3-氨基丙基)咪唑。
[0016]
优选的，步骤1通入co2气体的时间为15～60分钟。
[0017]
优选的，步骤3在下层水体中通入空气或氮气的时间为30～90分钟。
[0018]
优选的，步骤3利用旋流分离器将co2气体响应聚合物和负电颗粒或絮悬浮物分离后回收co2气体响应聚合物。
[0019]
优选的，步骤4重复步骤1～步骤3的次数为五到十次。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0021]
本发明一种利用二氧化碳气体响应聚合物对污水进行净化的方法，采用利用co2气体响应聚合物对污水先进行絮凝再分离该co2气体响应聚合物的思路重复对污水进行净化，先利用co2气体响应聚合物具有絮凝功能的特点，加之co2气体通入水中后在水中产生碳酸，这样co2气体响应聚合物带有的叔胺基团夺取碳酸中的氢离子转变为碳酸氢盐，带正电荷，变为亲水性，碳酸氢盐吸附污水中带有的负电颗粒或絮悬浮物，形成搭桥效应，使负电颗粒或絮悬浮物沉降；之后静置后去除上层清液，得到下层水体，在下层水体中通入空气或氮气，co2气体响应聚合物可恢复中性状态，释放吸附的负电颗粒或絮悬浮物，因此可以回收co2气体响应聚合物，因co2气体响应聚合物具有co2响应基团，可以在co2、空气或氮气循环下发生质子化或去质子化的变化，因此赋予其絮凝和可循环使用的功能，可以有效的对水污染中的污染物进行絮凝沉淀，对环境保护具有重要的意义。本发明对设备要求不高，可以在现有水处理设施上运行，以co2气体控制絮凝及絮凝剂的循环过程，具有较低的运行成本，具有广泛应用前景。
附图说明
[0022]
图1为本发明利用co2气体响应聚合物对污水进行絮凝及分离的方法过程图。
[0023]
图中：废水1，带负电颗粒或絮状悬浮物2，co2气体响应聚合物3。
具体实施方式
[0024]
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0025]
本发明利用co2气体响应聚合物对污水进行净化的方法，先絮凝后分离，如图1所示，包括以下步骤：
[0026]
步骤1)、在待絮凝水体中加入利用现有方法制备的co2气体响应聚合物，待絮凝水体即为污水，在大多数情况下，由于胶体双电层的缘故而使得污水中颗粒表面带有负电荷。co2气体响应聚合物也称为高分子絮凝剂，co2气体响应聚合物为粉末状，具有一定的疏水性。
[0027]
之后通入co2气体15～60分钟，co2气体响应聚合物带有叔胺基团，co2气体通入水中后，在水中产生碳酸，叔胺基团夺取碳酸中的氢离子，转变为碳酸氢盐，带正电荷，变为亲水性，能在水中分散开，可以吸附污水中带有负电颗粒或絮悬浮物，形成搭桥效应，使其沉降。
[0028]
co2气体响应聚合物可以是水溶性天然高分子利用现有方法接枝含有co2响应基团的高分子聚合物作为侧链，或利用现有方法接枝含有co2响应基团的小分子。水溶性天然高
分子包括纳米纤维素、淀粉、海藻酸钠、瓜尔胶，接枝是指大分子链上通过化学键结合适当的支链或功能性侧基的反应，所形成的产物称作接枝共聚物。
[0029]
上述的水溶性天然高分子的侧链，即co2响应基团的高分子聚合物，可以是甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸n,n-二甲氨基乙酯、n-脒基十二烷基丙烯酰胺这些单体的均聚物或共聚物中的任意一种。上述的小分子可以是3-二乙氨基丙胺或1-(3-氨基丙基)咪唑。
[0030]
步骤2)、静置沉淀，分离上层清液；
[0031]
步骤3)、在得到的下层水体中通入空气或氮气30～90分钟，使co2气体响应聚合物恢复中性状态，释放吸附的负电颗粒或絮悬浮物，然后利用旋流分离器分离，由于此时co2气体响应聚合物不带电，co2气体响应聚合物和絮凝物会分开，因其与絮凝颗粒质量不同而分离，从而回收co2气体响应聚合物。
[0032]
合成的材料因其都具有co2响应基团，可以在co2、n2循环下材料发生质子化或去质子化的变化，因此具有良好的循环性能，循环使用十次以后其吸附性能几乎没有改变。
[0033]
实施例1：
[0034]
以硝酸铈铵作为引发剂，在纳米纤维素表面接枝含有co2响应基团的高分子聚合物甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，得到co2气体响应聚合物。在待絮凝水体中加入10g/l co2气体响应聚合物，并通入co2气体15min，使聚合物转变为碳酸氢盐，带正电荷。
[0035]
静置后分层，吸附后形成的复合物包含了上述聚合物、带负电颗粒和絮状物，沉降在底部，分离上层清液进入水处理的后续工段；
[0036]
在下层沉淀中通入空气30min，排除co2气体，使co2气体响应聚合物恢复中性状态，然后利用旋流分离器回收聚合物，并分离絮凝物。对此聚合物循环使用十次以后其吸附性能几乎没有改变。
[0037]
实施例2：
[0038]
以硝酸铈铵作为引发剂，在淀粉表面接枝含有co2响应基团的高分子聚合物甲基丙烯酸n,n-二甲氨基乙酯，得到co2气体响应聚合物。在待絮凝水体中加入20g/l co2气体响应聚合物，并通入co2气体30min，使聚合物转变为碳酸氢盐，带正电荷。
[0039]
静置后分层，吸附后形成的复合物包含了上述聚合物、带负电颗粒及絮状物，沉降在底部，分离上层清液进入水处理的后续工段；
[0040]
在下层沉淀中通入氮气45min，排除co2气体，使co2气体响应聚合物恢复中性状态，然后利用旋流分离器回收聚合物，并分离絮凝物。对此聚合物循环使用十次以后其吸附性能几乎没有改变。
[0041]
实施例3：
[0042]
以硝酸铈铵作为引发剂，在瓜尔胶表面接枝含有co2响应基团的小分子3-二乙氨基丙胺，得到co2气体响应聚合物。在待絮凝水体中加入30g/l co2气体响应聚合物，并通入co2气体30min，使聚合物转变为碳酸氢盐，带正电荷。
[0043]
静置后分层，吸附后形成的复合物包含了上述聚合物、带负电颗粒及絮状物，沉降在底部，分离上层清液进入水处理的后续工段；
[0044]
在下层沉淀中通入氮气45min，排除co2气体，使co2气体响应聚合物恢复中性状态，然后利用旋流分离器回收聚合物，并分离絮凝物。对此聚合物循环使用十次以后其吸附性
能几乎没有改变。
[0045]
实施例4：
[0046]
以硝酸铈铵作为引发剂，在海藻酸钠表面接枝含有co2响应基团的小分子1-(3-氨基丙基)咪唑，得到co2气体响应聚合物。在待絮凝水体中加入40g/l co2气体响应聚合物，并通入co2气体45min，使聚合物转变为碳酸氢盐，带正电荷。
[0047]
静置后分层，吸附后形成的复合物包含了上述聚合物、带负电颗粒及絮状物，沉降在底部，分离上层清液进入水处理的后续工段；
[0048]
在下层沉淀中通入氮气75min，排除co2气体，使co2气体响应聚合物恢复中性状态，然后利用旋流分离器回收聚合物，并分离絮凝物。对此聚合物循环使用十次以后其吸附性能几乎没有改变。
[0049]
实施例5：
[0050]
以硝酸铈铵作为引发剂，在海藻酸钠表面接枝含有co2响应基团的小分子1-(3-氨基丙基)咪唑，得到co2气体响应聚合物。在待絮凝水体中加入50g/l co2气体响应聚合物，并通入co2气体60min，使聚合物转变为碳酸氢盐，带正电荷。
[0051]
静置后分层，吸附后形成的复合物包含了上述聚合物、带负电颗粒及絮状物沉降在底部，分离上层清液进入水处理的后续工段；
[0052]
在下层沉淀中通入空气90min，排除co2气体，使co2气体响应聚合物恢复中性状态，然后利用旋流分离器回收聚合物，并分离絮凝物。对此聚合物循环使用十次以后其吸附性能几乎没有改变。