一种工业水处理药剂及其制备方法与流程

本发明涉及工业废水处理技术领域，具体为一种工业水处理药剂及其制备方法。

背景技术：

随着我国人民生活水平的不断提高，工业规模和工业类型的不断扩大化，生产生活所产生的废水体量和种类不断增加。尤其是石油、化工、印染、纺织、皮革等行业的扩大带来了废水排放量的增加，并且废水成分多样，物理化学性质复杂。不少工业废水同时具有着高cod、高色度、重金属含量高、可生化性差等的特点，使得很多的生物法无法成功的应用于这类工业废水的处理。对于这类废水而言，很多采用化学氧化预处理提高可生化性，或对于尾水进行深度处理来达到排放的要求。

中国专利cn201610371137.7公开了一种高效去除氨氮和cod的废水处理剂，由下列重量份组分配制而成：拉开粉30-50份、聚环氧琥珀酸4-6份、十二烷基苯磺酸钠5-7份、苯骈三氮唑0.3-0.5份、异噻唑啉酮5-7份、硫酸亚铁10-15份、硫酸钡1-3份、硅酸钠6-10份、活性炭5-8份、硅藻土5-8份、竹醋液20-25份、柠檬酸1-1.5份、高铁酸钾2-3份、去离子水50-70份。该废水处理剂具有很强的絮凝功能，可以同时去除废水中的氨氮和cod，而且可以有效除臭脱色，处理后水余浊低，高效、无毒，对设备无腐蚀，制备方法简单。但该废水处理剂功能较为单一，在重金属、bod、氨氮、cod及悬浮物去除整体表现一般，不能满足高吸附性和高脱色率的需求。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种工业水处理药剂及其制备方法，解决了现有技术的工业水处理药剂存在功能较为单一，在重金属、bod、氨氮、cod及悬浮物去除整体表现一般，不能满足高吸附性和高脱色率的需求的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业水处理药剂，所述水处理药剂是由以下重量份的原料组成：硅藻土5～25份，纳米氢氧化钙5～10份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物10～30份，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂1～5份、聚合氯化铝20～50份，聚合硫酸铁15～25份，活性炭粉2～5份，粉煤灰1～5份，氢氧化钠溶液10～15份，海藻酸钠1～5份，氧化镁2～10份，去离子水30～60份。

作为本发明的一种优选技术方案，所述丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物是以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺为单体，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂，采用水溶液聚合合成阳离子高分子聚合物。

作为本发明的一种优选技术方案，所述淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂包括以下制备步骤：

步骤一：将改性淀粉和蒸馏水加入容器内，在80～90℃下搅拌50～70min；

步骤二：对经步骤一搅拌后的改性淀粉和蒸馏水混合物内加入丙烯酰胺和硝酸铵溶液，通氮气，在55～65℃下反应110～130min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物；

步骤三：向经步骤二制得的淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物内加入甲醛和二甲胺，在反应温度为40～45℃下继续搅拌反应110～130min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂。

本发明还提供了一种工业水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、对硅藻土进行改性，将硅藻土进行微波照射处理，照射时间为10～15min，对经步骤一微波照射后的硅藻土表面进行有机改性，得到改性硅藻土；

s2、将改性硅藻土、纳米氢氧化钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、海藻酸钠、氧化镁、去离子水同时送入反应釜，在500～800转/分钟及反应温度45～50℃的条件下，混合搅拌反应40～60min，得到溶液a；

s3、向经s2所得溶液a内加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂，通入氮气后，在500～800转/分钟及45～50℃的条件下，混合搅拌反应110～130min，得到溶液b；

s4、向氢氧化钠溶液内加入活性炭粉和粉煤灰内，在500～800转/分钟下混合搅拌40～60min，得到溶液c；

s5、将溶液b与溶液c送入超声波高压反应釜进行超声处理，即得工业水处理药剂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述s1中，对硅藻土的有机改性方法为在硅藻土表面接枝有机功能性大分子，使用的改性剂为溴化十六烷基三甲铵或聚乙烯亚胺。

作为本发明的一种优选技术方案，所述s4中，粉煤灰在加入氢氧化钠溶液前需进行预处理，预处理步骤包括依次对粉煤灰进行粉磨、过筛和水洗处理。

作为本发明的一种优选技术方案，所述s5中，超声波高压反应釜的超声波频率为28000～32000hz，搅拌转速为800～1200转/分钟，反应温度为25～35℃，混合药剂反应时间为100～120min。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种工业水处理药剂及其制备方法，具备以下有益效果：

该工业水处理药剂及其制备方法，通过丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂的使用，极大提升了药剂的溶解性能和絮凝性能，通过在硅藻土表面接枝有机功能性大分子，对硅藻土表面实施改性处理，以提高硅藻土的吸附能力，通过改性硅藻土、活性炭粉和粉煤灰的组分使用，利用改性硅藻土的高吸附性，活性炭粉的除臭、除味、改善水质的特性，以及粉煤灰的高吸附、絮凝、中和沉淀及除油性，使药剂具有高吸附性和高脱色率，脱油、脱浊效果良好；本发明的工业水处理药剂在重金属、bod、氨氮、cod及悬浮物去除方面表现突出，整体性能提升明显，具有优异的工业废水处理效益。

附图说明

图1为本发明提供的工业水处理药剂的制备步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例1

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种工业水处理药剂，水处理药剂是由以下重量份的原料组成：硅藻土25份，纳米氢氧化钙5份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物10份，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂1份、聚合氯化铝20份，聚合硫酸铁15份，活性炭粉2份，粉煤灰1份，氢氧化钠溶液10份，海藻酸钠1份，氧化镁2份，去离子水30份。

具体的，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物是以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺为单体，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂，采用水溶液聚合合成阳离子高分子聚合物。

具体的，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂包括以下制备步骤：

步骤一：将改性淀粉和蒸馏水加入容器内，在80℃下搅拌50min；

步骤二：对经步骤一搅拌后的改性淀粉和蒸馏水混合物内加入丙烯酰胺和硝酸铵溶液，通氮气，在55℃下反应110min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物；

步骤三：向经步骤二制得的淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物内加入甲醛和二甲胺，在反应温度为40℃下继续搅拌反应110min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂。

本发明还提供了一种工业水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、对硅藻土进行改性，将硅藻土进行微波照射处理，照射时间为10min，对经步骤一微波照射后的硅藻土表面进行有机改性，得到改性硅藻土；

s2、将改性硅藻土、纳米氢氧化钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、海藻酸钠、氧化镁、去离子水同时送入反应釜，在500转/分钟及反应温度45℃的条件下，混合搅拌反应40min，得到溶液a；

s3、向经s2所得溶液a内加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂，通入氮气后，在500转/分钟及45℃的条件下，混合搅拌反应110min，得到溶液b；

s4、向氢氧化钠溶液内加入活性炭粉和粉煤灰内，在500转/分钟下混合搅拌40min，得到溶液c；

s5、将溶液b与溶液c送入超声波高压反应釜进行超声处理，即得工业水处理药剂。

具体的，s1中，对硅藻土的有机改性方法为在硅藻土表面接枝有机功能性大分子，使用的改性剂为溴化十六烷基三甲铵或聚乙烯亚胺。

具体的，s4中，粉煤灰在加入氢氧化钠溶液前需进行预处理，预处理步骤包括依次对粉煤灰进行粉磨、过筛和水洗处理。

具体的，s5中，超声波高压反应釜的超声波频率为28000hz，搅拌转速为800转/分钟，反应温度为25℃，混合药剂反应时间为100min。

实施例2

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种工业水处理药剂，水处理药剂是由以下重量份的原料组成：硅藻土20份，纳米氢氧化钙7份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物20份，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂3份、聚合氯化铝30份，聚合硫酸铁20份，活性炭粉4份，粉煤灰3份，氢氧化钠溶液12份，海藻酸钠3份，氧化镁5份，去离子水45份。

具体的，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物是以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺为单体，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂，采用水溶液聚合合成阳离子高分子聚合物。

具体的，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂包括以下制备步骤：

步骤一：将改性淀粉和蒸馏水加入容器内，在85℃下搅拌60min；

步骤二：对经步骤一搅拌后的改性淀粉和蒸馏水混合物内加入丙烯酰胺和硝酸铵溶液，通氮气，在60℃下反应120min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物；

步骤三：向经步骤二制得的淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物内加入甲醛和二甲胺，在反应温度为42℃下继续搅拌反应120min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂。

本发明还提供了一种工业水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、对硅藻土进行改性，将硅藻土进行微波照射处理，照射时间为13min，对经步骤一微波照射后的硅藻土表面进行有机改性，得到改性硅藻土；

s2、将改性硅藻土、纳米氢氧化钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、海藻酸钠、氧化镁、去离子水同时送入反应釜，在650转/分钟及反应温度48℃的条件下，混合搅拌反应50min，得到溶液a；

s3、向经s2所得溶液a内加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂，通入氮气后，在700转/分钟及48℃的条件下，混合搅拌反应120min，得到溶液b；

s4、向氢氧化钠溶液内加入活性炭粉和粉煤灰内，在650转/分钟下混合搅拌50min，得到溶液c；

s5、将溶液b与溶液c送入超声波高压反应釜进行超声处理，即得工业水处理药剂。

具体的，s1中，对硅藻土的有机改性方法为在硅藻土表面接枝有机功能性大分子，使用的改性剂为溴化十六烷基三甲铵或聚乙烯亚胺。

具体的，s4中，粉煤灰在加入氢氧化钠溶液前需进行预处理，预处理步骤包括依次对粉煤灰进行粉磨、过筛和水洗处理。

具体的，s5中，超声波高压反应釜的超声波频率为30000hz，搅拌转速为1000转/分钟，反应温度为30℃，混合药剂反应时间为110min。

实施例3

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种工业水处理药剂，水处理药剂是由以下重量份的原料组成：硅藻土10份，纳米氢氧化钙10份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物30份，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂5份、聚合氯化铝50份，聚合硫酸铁25份，活性炭粉5份，粉煤灰5份，氢氧化钠溶液15份，海藻酸钠5份，氧化镁10份，去离子水60份。

具体的，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物是以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺为单体，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂，采用水溶液聚合合成阳离子高分子聚合物。

具体的，淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂包括以下制备步骤：

步骤一：将改性淀粉和蒸馏水加入容器内，在90℃下搅拌70min；

步骤二：对经步骤一搅拌后的改性淀粉和蒸馏水混合物内加入丙烯酰胺和硝酸铵溶液，通氮气，在65℃下反应130min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物；

步骤三：向经步骤二制得的淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物内加入甲醛和二甲胺，在反应温度为45℃下继续搅拌反应130min，制得淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂。

本发明还提供了一种工业水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、对硅藻土进行改性，将硅藻土进行微波照射处理，照射时间为15min，对经步骤一微波照射后的硅藻土表面进行有机改性，得到改性硅藻土；

s2、将改性硅藻土、纳米氢氧化钙、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、海藻酸钠、氧化镁、去离子水同时送入反应釜，在800转/分钟及反应温度50℃的条件下，混合搅拌反应60min，得到溶液a；

s3、向经s2所得溶液a内加入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂，通入氮气后，在800转/分钟及50℃的条件下，混合搅拌反应130min，得到溶液b；

s4、向氢氧化钠溶液内加入活性炭粉和粉煤灰内，在800转/分钟下混合搅拌60min，得到溶液c；

s5、将溶液b与溶液c送入超声波高压反应釜进行超声处理，即得工业水处理药剂。

具体的，s1中，对硅藻土的有机改性方法为在硅藻土表面接枝有机功能性大分子，使用的改性剂为溴化十六烷基三甲铵或聚乙烯亚胺。

具体的，s4中，粉煤灰在加入氢氧化钠溶液前需进行预处理，预处理步骤包括依次对粉煤灰进行粉磨、过筛和水洗处理。

具体的，s5中，超声波高压反应釜的超声波频率为32000hz，搅拌转速为1200转/分钟，反应温度为35℃，混合药剂反应时间为120min。

对比例1

一种工业水处理药剂，水处理药剂的成分组成与上述实施例大体相同，不同的是较之上述实施例去除丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂，同时，在制备过程中较之上述实施例不同的是，未对硅藻土进行改性，直接将硅藻土、纳米氢氧化钙、聚合氯化铝、海藻酸钠、氧化镁和去离子水同时送入反应釜进行混合反应。

对比例2

一种工业水处理药剂，水处理药剂的成分组成与上述实施例大体相同，不同的是较之上述实施例去除淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂、粉煤灰和氢氧化钠溶液，同时，在制备过程中较之上述实施例不同的是，未对硅藻土进行改性，直接将硅藻土、纳米氢氧化钙、聚合氯化铝、海藻酸钠、氧化镁和去离子水同时送入反应釜进行混合反应。

下表为各实施例(1、2、3)及对比例(1、2)制得的工业水处理药剂的工业废水处理效果对比表：

由上表可知，与现有技术相比(对比例1、2)，本发明提供的工业水处理药剂具有优异的工业废水处理效益，通过丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物改性阳离子絮凝剂的使用，极大提升了药剂的溶解性能和絮凝性能，通过改性硅藻土、活性炭粉和粉煤灰的组分使用，使药剂具有高吸附性和高脱色率，脱油、脱浊效果良好；本发明的工业水处理药剂在重金属、bod、氨氮、cod及悬浮物去除方面表现突出，整体性能提升明显。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。