复合高分子絮凝剂及其制备方法
【专利摘要】本发明属于污水处理领域，具体涉及一种复合高分子絮凝剂及其制备方法。该制备方法包括以下的步骤：a、将硅酸钠溶液加入到盐酸中，混匀，调节pH值，静置熟化，得聚合硅酸溶液；b、将添加剂水溶液加入到聚合硅酸溶液中，混匀，调节pH值，静置熟化，即得聚铝硅絮凝剂；c、将链接剂加入到聚铝硅絮凝剂中，调节pH，得到改性聚铝硅絮凝剂；d、将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌均匀，配制成聚丙烯酰胺溶液；e、将改性聚铝硅絮凝剂缓慢滴加到聚丙烯酰胺溶液中，充分反应即可。本发明复合高分子絮凝剂应用安全可靠，对设备和管道不腐蚀，不结垢，本身毒性小。可用于生活、腌制、屠宰、造纸、印染、洗煤、制革、含油废水等的处理。
【专利说明】
复合高分子絮凝剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于污水处理领域，具体涉及一种复合高分子絮凝剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在水处理工艺物化反应段中，絮凝沉淀是应用最普遍的工艺环节之一，而絮凝处 理效果好坏则取决于絮凝剂的品质。目前在国内外给水及废水絮凝处理中，铝盐是技术最 成熟、应用最广泛的无机絮凝剂，然而在使用过程中铝经各种渠道进入人体后，通过蓄积和 参与许多生物化学反应，导致人体出现诸如铝性脑病等铝中毒病症。因此，对铝盐系列絮凝 剂的研制和应用提出了更高的要求，需要在新的制备工艺及配方下研制开发出高效、能减 少铝投加量的复合铝盐、低残留铝含量的新型高分子絮凝剂。硫酸亚铁等铁盐絮凝剂使用 也存在限制，存在铁盐腐蚀性较强和造成地表水体出水逐渐变红色的问题。
[0003] 无机絮凝剂FeS〇4、AlCl3和无机高分子絮凝剂具有较强的电荷中和能力，作用快， 毒性低，原料来源广，使用成本低。有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺等同无机絮凝剂相比，具 有用量少、絮凝速度快、受PH值影响小、生成污泥量少，并且容易处理等优点。单独使用无机 絮凝剂存在着吸附电中和能力强，但颗粒物间架桥能力差的特点；单独使用有机絮凝剂时 存在着颗粒物间架桥能力强，但吸附电中和能力弱的特点。通常情况下，无机絮凝剂或无机 高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂要分步加入才有较好的协同效果。在污水处理过程中在 两个或两个以上的加药点分别先后加入单独的无机絮凝剂和有机絮凝剂以取得既有较强 的吸附电中和能力，又有较强的颗粒物间架桥能力的混凝效果。但是其存在着使用步骤和 需要的设备多的缺陷。
【发明内容】
[0004] 针对现有无机絮凝剂和有机絮凝剂单独使用存在的缺陷，本发明提供了一种复合 高分子絮凝剂。本发明利用特殊的工艺将无机、有机絮凝剂共聚制备成一种复合高分子絮 凝剂，从而充分发挥了无机絮凝剂的电中和及有机高分子的架桥作用，使其药效协同发挥， 大大提高絮凝效率，减少药剂投放量，从而大幅度降低废水处理成本，出水达国家排放标 准。
[0005] 本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种复合高分子絮凝剂的制备方法，包 括以下步骤：
[0006] a、将硅酸钠溶液和盐酸按体积比2:1混匀，调节混合液pH值为6~8,静置熟化4~ 6h，生成聚合硅酸溶液；
[0007] b、将添加剂溶液和聚合硅酸溶液按体积比1:1.0~2.0混匀，调节pH值为7~8,静 置熟化2.5~3.5h，得到聚铝硅絮凝剂;所述添加剂溶液为AlCl 3、Al2(S〇4)3、FeCl3、FeS〇4、 MgSO4中的任意一种含铝化合物与任意一种不含铝化合物组合的水溶液；
[0008] c、将聚乙烯吡咯烷酮加入聚铝硅絮凝剂中，调节pH值为6~7,得到改性聚铝硅絮 凝剂；
[0009] d、将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌均匀，配制成聚丙烯酰胺溶液；
[0010] e、按体积比1:1.0~1.5将改性聚铝硅絮凝剂滴入聚丙烯酰胺水溶液中，搅拌充 分，常温反应2.0~4. Oh，制备得到复合高分子絮凝剂。
[0011]优选的，上述制备方法步骤a中，所述硅酸钠溶液的质量分数为5~15%。
[0012] 进一步的，上述制备方法步骤a中，所述硅酸钠溶液的质量分数为10%。
[0013] 优选的，上述制备方法步骤a中，所述盐酸的质量分数为5%。
[0014] 优选的，上述制备方法步骤b中，所述添加剂溶液中含铝化合物的质量分数为 15%，不含铝化合物的质量分数为5%。
[0015] 优选的，上述制备方法步骤C中，每1000 ml聚铝硅絮凝剂中加入IOg聚乙烯吡咯烷 酮。
[0016] 优选的，上述制备方法步骤d中，所述聚丙烯酰胺溶液的质量分数为5%。
[0017] 本发明还提供了由上述制备方法制备得到的复合高分子絮凝剂。
[0018] 本发明复合高分子絮凝剂应用安全可靠，对设备和管道不腐蚀，不结垢，本身毒性 小。可用于生活、腌制、屠宰、造纸、印染、洗煤、制革、含油废水等的处理。
【具体实施方式】
[0019] -种复合高分子絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
[0020] a、将硅酸钠水溶液与盐酸按体积比2:1混匀，调节混合液pH值为6~8，常温静置熟 化4~6h，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸钠水溶液的质量浓度为5~15 % ;优选为 10% ;所述的盐酸质量浓度为5% ;
[0021 ] b、将添加剂水溶液（即B液)与A液按体积比1: 1.0~2.0混匀，调节pH值为7~8，静 置熟化2.5~3.5h，即得聚铝硅絮凝剂，即C剂;所述添加剂水溶液为AlCl3、Al2(S〇4) 3、FeCl3、 FeS〇4、MgS〇4中的任意一种含铝化合物与任意一种不含铝化合物两种物质组合的水溶液，并 且含铝化合物质量分数为15%，另一种不含铝化合物质量分数为5% ;
[0022] c、将链接剂聚乙烯吡咯烷酮加入到C剂中，调节pH值为6~7,得到改性聚铝硅絮凝 剂，即D剂;其中，聚乙烯吡咯烷酮的加入量为每1000 ml聚铝硅絮凝剂中加入IOg聚乙烯吡咯 烧酬；
[0023] d、将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌均匀，配制成质量分数为5%的聚丙烯酰胺溶液，BPE 液；
[0024] e、按体积比1: 1.0~1.5将D剂缓慢滴加至IjE液中，搅拌充分，常温反应2.0~4. Oh， 制备得到复合高分子絮凝剂。
[0025] 上述方法步骤a、b、c中，调节pH值前，当pH值大于所需范围时加入常规酸调整至所 需范围；当pH值小于所需范围时加入常规碱调整至所需范围。
[0026] 本发明还提供了由上述制备方法制备得到的复合高分子絮凝剂。
[0027] 实施例1
[0028] (1)将硅酸钠水溶液与盐酸按体积比2:1混匀，调节混合液pH值为6，常温静置熟化 5小时，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸钠水溶液的质量浓度为5%;所述的盐酸质量 浓度为5 %;
[0029] (2)将添加剂水溶液(即B液)加入至IjA液中（B液:A液体积比=1:2)，搅拌均匀，调节 pH值为7,静置熟化3小时，得聚铝硅絮凝剂(C剂）；其中，B液为AlCl3、FeCl3两种物质组成的 混合水溶液，AlCl3的质量分数为15% ,FeCl3的质量分数为5% ;
[0030] (3)将链接剂聚乙烯吡咯烷酮加入到C剂(按10克聚乙烯吡咯烷酮加入到1000 ml聚 铝硅絮凝剂C剂比例进行）中，调节pH值为6,得到改性聚铝硅絮凝剂(D剂）；
[0031] (4)将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌均匀，配制成质量分数为5%的聚丙烯酰胺溶液，BP E液；
[0032] (5)将D剂缓慢滴加到E液(D:E体积比=1:1.5)中，常温下充分反应3小时，制备得 到复合高分子絮凝剂。
[0033] 实施例2
[0034] (1)将硅酸钠水溶液与盐酸按体积比2:1混匀，调节混合液pH值为8，常温静置熟化 5小时，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸钠水溶液的质量浓度为15%;所述的盐酸质 量浓度为5 %;
[0035] (2)将B液加入至IjA液中（B液:A液体积比=1:1.5)，搅拌均匀，调节pH值为8，静置熟 化3小时，得聚铝硅絮凝剂（C剂）；其中，B液由AIC13、M g S 0 4两种物质组成的混合水溶液， AlCl3的质量分数为15%，MgS〇4的质量分数为5% ;
[0036] (3)将链接剂聚乙烯吡咯烷酮加入到C剂(按10克聚乙烯吡咯烷酮加入到1000 ml聚 铝硅絮凝剂C剂比例进行）中，调节pH值为7,得到改性聚铝硅絮凝剂(D剂）；
[0037] (4)将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌均匀，配制成质量分数为5%的聚丙烯酰胺溶液，BP E液；
[0038] (5)将D剂缓慢滴加到E液(D:E体积比=1:1.3)中，常温下充分反应3小时，制备得 到复合高分子絮凝剂。
[0039] 实施例3
[0040] (1)将硅酸钠水溶液与盐酸按体积比2:1混匀，调节混合液pH值为7，常温静置熟化 5小时，生成聚合硅酸溶液，即A液;所述的硅酸钠水溶液的质量浓度为10%;所述的盐酸质 量浓度为5 %;
[0041 ] (2)将B液加入至IjA液中（B液:A液体积比=1:1 )，搅拌均匀，调节pH值为7.5，静置熟 化3小时，得聚铝硅絮凝剂（C剂）；其中，B液由AlCl3、FeS04两种物质组成的混合水溶液， AlCl3的质量分数为15%，FeS〇4的质量分数为5% ;
[0042] (3)将链接剂聚乙烯吡咯烷酮加入到C剂(按10克聚乙烯吡咯烷酮加入到1000 ml聚 铝硅絮凝剂C剂比例进行）中，调节pH值为6.5，得到改性聚铝硅絮凝剂(D剂）；
[0043] (4)将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌均匀，配制成质量分数为5%的聚丙烯酰胺溶液，BP E液；
[0044] (5)将D剂缓慢滴加到E液(D: E体积比=1: 1.0)中，常温下充分反应3小时，制备得 到复合高分子絮凝剂。
[0045] 将本发明复合高分子絮凝剂与市售的聚合氯化铝、聚合氯化铝+聚丙烯酰胺、硫酸 铝、聚合硫酸铁进行对比试验，并对好氧后鸭子屠宰废水的处理试验。对1000 mL耗氧后鸭子 屠宰废水中添加2~10mg。絮凝剂使用方法为:将各絮凝剂加水溶解或稀释后再投加。其中， 聚合氯化铝+聚丙烯酰胺的加入方式为先加聚合氯化铝溶液、再加聚丙烯酰胺溶液。试验结 果如下表1:
[0046]表1
[0049] 注:药剂加入量均为5mg。原水观察:浑浊有大量悬浮物和油存在。
[0050] 从上述试验结果可以看出，采用复合高分子絮凝剂用于处理耗氧后鸭子屠宰废水 的效果均优于对比絮凝剂的处理效果，采用实施例3所述的复合高分子絮凝剂用于处理耗 氧后鸭子屠宰废水的效果最优。
[0051] 本复合高分子絮凝剂合成前端工艺含有无机高分子絮凝剂的合成，后端工艺通过 链接剂将有机高分子絮凝剂和前端合成的无机高分子絮凝剂复合反应，生成复合高分子絮 凝剂。
[0052] 本方法通过将聚铝硅用链接剂进行改性，根据链接剂的化学健理论，链接剂可以 改善有机高聚合物和无机高聚合物的相容性进而使二者很好地复合反应合成，形成较均一 的分散体系而改善相关性能，形成了有效的协同絮凝体系而提高了絮凝性能，大大加快絮 凝反应速度，提高了对水体中悬浮粒子的吸附与架桥功能，对水中的杂质有很高的吸附聚 集作用，在水中能快速形成大的絮凝体。
[0053] 本絮凝剂应用安全可靠，对设备和管道不腐蚀，不结垢，本身毒性小。可用于生活、 腌制、屠宰、造纸、印染、洗煤、制革、含油废水等的处理。
【主权项】
1. 一种复合高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： a、 将硅酸钠溶液和盐酸按体积比2:1混匀，调节混合液pH值为6~8，静置熟化4~6h，生 成聚合硅酸溶液； b、 将添加剂溶液和聚合硅酸溶液按体积比1:1.0~2.0混匀，调节pH值为7~8,静置熟 化2.5~3.5h，得到聚铝硅絮凝剂;所述添加剂溶液为AlCl 3、Al2(S〇4)3、FeCl3、FeS〇4、MgS〇4 中的任意一种含铝化合物与任意一种不含铝化合物组合的水溶液； c、 将聚乙烯吡咯烷酮加入聚铝硅絮凝剂中，调节pH值为6~7,得到改性聚铝硅絮凝剂； d、 将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌均匀，配制成聚丙烯酰胺溶液； e、 按体积比1:1.0~1.5将改性聚铝硅絮凝剂滴入聚丙烯酰胺水溶液中，搅拌充分，常 温反应2.0~4. Oh，制备得到复合高分子絮凝剂。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤a中，所述硅酸钠溶液的质量分数 为5~15%〇3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤a中，所述硅酸钠溶液的质量分数 为 10% 〇4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤a中，所述盐酸的质量分数为5%。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤b中，所述添加剂溶液中含铝化合 物的质量分数为15%，不含铝化合物的质量分数为5%。6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤c中，每1000ml聚铝硅絮凝剂中加 入l〇g聚乙烯吡咯烷酮。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤d中，所述聚丙烯酰胺溶液的质量 分数为5 %。8. 由权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到的复合高分子絮凝剂。
【文档编号】C02F1/52GK106006904SQ201610513370
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】何建, 郭欣, 丁瑶
【申请人】成都市环境保护科学研究院