一种处理食品污水絮凝剂及制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及絮凝剂的合成方法，特别是符合絮凝除去食品污水中杂质悬浮物及水溶性色素絮凝澄清的方法。本发明是一种处理食品污水絮凝剂及制备方法及应用。
【背景技术】
[0002]如今随着人们生活水平的不断提高，对各种食品需求量也越来越多。因此，食品企业的污水排放量也随之增大，如果对污水不及时处理，会造成严重环境污染。离子交换树脂和膜分离技术处理污水对于进水水质要求较高，对于高浓度污水处理成本降低困难。而絮凝作为一种废水处理前段的重要方法，在水处理过程中有着广泛的应用。絮凝剂的种类、组成和性能是影响絮凝处理效果及成本的关键因素。絮凝剂一般分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂。无机絮凝剂具有价格低廉、投药量较多等缺点。有机絮凝剂虽然吸附架桥能力强，产品稳定性好，但处理成本较高，而且一部分难生物降解，有些还具有一定毒副作用。而将无机与有机絮凝剂进行复合，可以改善单一絮凝剂的不足，强化电中和、吸附架桥等絮凝性能，提高絮凝效率。本发明制备了一种高效、安全的聚硅酸/聚丙烯酰胺复合絮凝剂，应用于食品污水的絮凝工序，可对食品污水进行絮凝澄清脱色处理，通过吸附、絮凝和沉降分离的方法去除污水中的杂质悬浮物和水溶性色素。
【发明内容】
[0003]本发明的意义在于给污水处理工业给提供了一种絮凝技术添加剂和工艺方法，属于水处理工艺技术领域。降低了水处理成本，促进经济效益和环保效益的共同发展。
[0004]本发明的具体技术方案如下:
[0005]—种处理食品污水絮凝剂的制备方法；步骤如下:
[0006]1).将二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺单体按1:1?10的比例溶于蒸馏水中，形成20?40被％浓度溶液，超声震荡处理后，转入反应器中通入氮气，排除体系中氧气；
[0007]2).分别配置0.01?0.06wt%的过硫酸钾和0.01?0.06wt%亚硫酸钠作为引发剂，配置0.01?0.06wt%硫酸铈作为催化剂，将上述三种原料放入去离子水中，混合搅拌使之充分溶解；
[0008]3).取模数2.8?3.5的液体水玻璃，或者将上述模数的固体水玻璃放入高压蒸锅内通入水蒸气后保持3?6个大气压进行压蒸反应，生成液体水玻璃，然后用水稀释上述水玻璃调整含量至二氧化硅含量2?10wt%，将溶液通过填装阳离子交换树脂的交换柱，得到氧化钠含量小于lwt%，pH小于〈4的娃溶胶稀溶液；
[0009]4).将步骤2制得的引发剂和催化剂混合液加入步骤1单体溶液中，控制温度为55?75°C，机械搅拌7?12小时聚合得到聚丙烯酰胺聚合物溶液，然后按硅溶胶稀溶液与聚丙烯酰胺聚合物溶液0.2?0.6:1的比例加入步骤3所配制的硅溶胶稀溶液，再搅拌4?8小时，即得到食品污水处理聚硅酸/聚丙烯酰胺复合絮凝剂。
[0010]或者将得到食品污水处理聚硅酸/聚丙烯酰胺复合絮凝剂进行喷雾干燥，所得固体也具有同样效果。
[0011]本发明絮凝剂应用于食品污水的处理，或应用于饮用水、废水处理。
[0012]具体处理步骤为:将待处理原水进行快速搅拌的同时，按絮凝剂与待处理原水加入比例0.02?0.lwt%加入聚娃酸/聚丙稀酰胺复合絮凝剂，搅拌1?5min，控制搅拌转速150?300r/min ;再进行慢速搅拌10?30min，搅拌转速30?90r/min。搅拌完成后静置，测定上清液的浊度、UV254和pH。
[0013]本发明絮凝剂与常规固体聚合氯化铁或液体聚合氯化铝絮凝剂相比，使用方法类似，不需要对原有处理设备及流程做更多改变。所得液体絮凝剂经喷雾干燥后，得到的固体复合絮凝剂也不会降低该产品的使用效果，使用在被处理污水PH、浊度和温度相似的条件下，同等使用量的本发明絮凝剂可使被处理污水的浊度有更大程度的降低，同时絮凝团块更大，沉降速率也更快。
[0014]本发明方法先采用超声震荡，使其二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)充分分散均匀，然后加入硅溶胶、引发剂和催化剂的方法合成了聚硅酸/聚丙烯酰胺复合絮凝剂，聚硅酸微凝胶是一种片层多分枝状的结构，增加了羟基的数目，充分发挥了吸附性能；合成的聚丙烯酰胺是链状结构，有效的增大了絮凝桥联作用。在有机材料聚合过程中加入无机材料改性，增加了广品的分子量，从而可以有效提尚材料的絮凝网捕能力，提尚絮凝剂效能。该絮凝剂应用于食品污水处理，能有效的除去食品污水中漂浮的杂质和水溶性色素，有很好的絮凝澄清效果。本方法操作简单，合成的絮凝剂绿色环保无污染，絮凝后在水中的残留量少。制备原料廉价，适用于工业化生产和应用。
【具体实施方式】
[0015]为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
[0016]本发明聚硅酸/聚丙烯酰胺复合絮凝剂采用如下方法制备:
[0017]1).将二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺单体按1:1?10的比例溶于蒸馏水中，形成20?40wt%浓度单体溶液，超声震荡处理后，转入三口烧瓶中通入氮气，排除体系中氧气；
[0018]2).分别称取0.01?0.06wt%的过硫酸钾和0.01?0.06wt%亚硫酸钠作为引发剂，及0.01?0.06wt%硫酸铈作为催化剂，将上述三种原料放入去离子水中，混合搅拌使之充分溶解；
[0019]3).取模数2.8?3.5的液体水玻璃，或者将上述模数的固体水玻璃放入高压蒸锅内通入水蒸气后保持3?6个大气压进行压蒸反应，生成液体水玻璃，然后用水稀释上述水玻璃调整含量至二氧化硅含量2?10wt%，将溶液通过填装阳离子交换树脂的交换柱，得到氧化钠含量小于lwt%，pH小于〈4的娃溶胶稀溶液；
[0020]4).将步骤2制得的引发剂和催化剂混合液加入步骤1单体溶液中，控制温度为55?75°C，机械搅拌7?12小时聚合得到聚丙烯酰胺聚合物溶液，然后按硅溶胶稀溶液与聚丙烯酰胺聚合物溶液0.2?0.6:1的比例加入步骤3所配制的硅溶胶稀溶液，再搅拌4?8小时，即得到食品污水处理聚硅酸/聚丙烯酰胺复合絮凝剂。或者将其进行喷雾干燥，所得固体也具有同样效果。
[0021]其中，把含有Na+的硅酸溶液通过交换树脂时，Na+取代了阳离子交换树脂上的Η+，于是水玻璃硅酸溶液中的Na+被除去，Η +阳离子与水玻璃硅酸钠中的硅酸根生成具有活性的硅溶胶稀溶液流出。
[0022]本发明方法先采用超声震荡，使其二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)充分分散均匀。聚硅酸微凝胶是一种片层多分枝状的结构，在有机材料聚合过程中加入无机材料改性，增加了产品的分子量，从而可以有效提高材料的絮凝网捕能力，提高絮凝剂效能。
[0023]本发明絮凝剂与常规固体聚合氯化铁或液体聚合氯化铝絮凝剂相比，使用方法类似，不需要对原有处理设备及流程做更多改变。具体处理步骤为:将待处理原水进行快速搅拌的同时，按絮凝剂与待处理原水加入比例0.02?0.lwt%加入聚硅酸/聚丙烯酰胺复合絮凝剂，搅拌1?5min，控制搅拌转速150?300r/min ;再进行慢速搅拌10?30min，搅拌转速30?90r/min。搅拌完成后静置，测定上清液的浊度、UV254和pH。
[0024]实施例1:
[0025]将二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺单体按1:1的比例溶于蒸馏水中，形成20wt%浓度单体溶液，超声震荡处理lOmin后，转入三口烧瓶中通入氮气lOmin，排除体系中氧气。分别称取0.06wt%的过硫酸钾和0.01wt%#硫酸钠作为引发剂，及0.01^1:%硫酸铈作为催化剂，将上述三种原料放入去离子水中，混合搅拌使之充分溶解