专利名称：有机-无机离子型杂化高效絮凝剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理化学药剂，尤其涉及一种有机-无机离子型杂化高效絮凝剂。
背景技术：
无机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，使用成本低等特点，有机高分子絮凝剂同无机絮凝剂相比，具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类、pH值及温度影响小、生成污泥量少、并且容易处理等优点，通常情况下，无机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，即首先无机絮凝剂发挥电中和破坏废水中悬浮胶体粒子的稳定性，而后有机高分子进一步架桥产生大而实的絮体，将有机、无机絮凝剂机械混合后制成复合型絮凝剂，由于无机絮凝剂的电解质效应，导致溶液中有机高分子链收缩，特别是随贮存的延长，导致复合絮凝剂的黏度下降，效果明显降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机-无机离子型杂化高效絮凝剂。
有机-无机杂化离子型高效絮凝剂的重量百分比是氢氧化物胶体0.5-15％丙烯酰胺50-95％阳离子型单体0-45％所述氢氧化物胶体指氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁、氢氧化锌四种原料之一或一种以上，胶体粒径10-200nm。所述阳离子型单体包括N，N-二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)或(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)二种原料之一。上述阳离子单体和丙烯酰胺(acrylamide或AM)均为市售产品。
本发明将具有表面电荷的胶体氢氧化物用于聚合反应中，通过键合的作用，使无机微粒和有机高分子链之间形成星型杂化结构，在絮凝过程中，具有表面正电荷的无机氢氧化物通过静电吸引与废水中带负电的悬浮胶粒作用，并通过有机高分子链的吸附、架桥等表现出形成絮体大、絮凝速度快的特点，药效超常发挥，从而导致药剂利用率高、用药量大大降低；适当调整药剂组分的比例，可处理不同成分的废水(如城市综合污水及造纸废水的污泥脱水等)。本发明经深入研究和反复试验，完成了筛选胶体氢氧化物并使之改性、调节不同单体配比和聚合条件获得具有不同无机胶体氢氧化物含量和不同阳离子度和不同分子量的杂化絮凝剂的任务，使杂化后絮凝剂的絮凝效果较杂化前同等未杂化的有机高分子絮凝剂提高2～5倍，比杂化前的无机胶体絮凝剂提高40～60倍。
由以上可知，本发明为有机-无机杂化离子型高效絮凝剂，它的特点有(1)通过原位聚合，无机胶体粒子表面与有机高分子链链端之间形成离子键键合，避免了直接混合时高分子链对无机胶体粒子的吸附而导致的高分子链的絮凝有效性的降低；(2)絮凝速度快、絮体大而密实，10分钟内可达到完全沉淀；(3)投药量小，最大用量为每吨废水加入有效成分0.05公斤，可节省药剂费用30％；(4)由于絮凝效果好、沉淀完全，所处理的废水的排放指标稳定，运行可靠。
具体实施例方式
本发明离子型杂化絮凝剂的制取过程是，将丙烯酰胺和阳离子单体溶于常规方法制备的氢氧化物胶体溶液，加入过硫酸盐-亚硫酸氢钠氧化-还原引发剂，在N2保护下，保持温度50-60℃聚合即得离子型杂化絮凝剂。
实施例1将丙烯酰胺52公斤、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵24公斤和3％的氢氧化铝胶体溶液400公斤，一次性加入1000L搪瓷聚合釜中，再加入320公斤去离子水，搅拌并通入氮气，升温至50-60℃，加入4公斤的引发剂水溶液，搅拌均匀，恒温反应6小时后，即得氢氧化铝含量为13.6％的离子型杂化絮凝剂溶液。
实施例2将丙烯酰胺52公斤、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵24公斤和1％的氢氧化铝胶体溶液400公斤，一次性加入1000L搪瓷聚合釜中，再加入320公斤去离子水，搅拌并通入氮气，升温至50-60℃，加入4公斤的引发剂水溶液，搅拌均匀，恒温反应6小时后，即得氢氧化铝含量为5％的离子型杂化絮凝剂溶液。
实施例3将丙烯酰胺60公斤、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵16公斤和1％的氢氧化铝胶体溶液80公斤，一次性加入1000L搪瓷聚合釜中，再加入320公斤去离子水，搅拌并通入氮气，升温至50-60℃，加入4公斤的引发剂水溶液，搅拌均匀，恒温反应6小时后，即得氢氧化铝含量为1％的离子型杂化絮凝剂溶液。
实施例4将上述实例1得到的离子型杂化絮凝剂溶液加水进一步稀释到0.2％，用于造纸脱墨废水的处理，加药量10ppm可使造纸脱墨废水的悬浮物含量、COD和浊度分别降低80％，85％和95％。
实施例5将上述实例2得到的离子型杂化絮凝剂溶液加水进一步稀释到0.2％，用于城市综合污泥的脱水，加药量30ppm，形成密实的絮体，易于用压滤机分离。
本发明通过无机有机间的离子键键合在带电荷的无机胶体微粒表面原位聚合形成丙烯酰胺/阳离子单体的共聚物。充分发挥无机絮凝剂的电中和及有机高分子的架桥作用，使其药效能协同发挥，大大提高其絮凝效率，减小药剂投放量，从而大幅度降低废水处理成本，出水达国家排放标准。
权利要求
1.一种有机-无机离子型杂化高效絮凝剂，其特征在于原料组成重量百分比是氢氧化物胶体0.5-15％丙烯酰胺 50-95％阳离子型单体0-45％。
2.根据权利要求1所述的一种有机-无机离子型杂化高效絮凝剂，其特征在于所述氢氧化物胶体为氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁、氢氧化锌四种原料的一种或多种，胶体粒径为10-200nm。
3.根据权利要求1所述的一种有机-无机离子型杂化高效絮凝剂，其特征在于所述阳离子型单体为N，N-二甲基二烯丙基氯化铵或(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
全文摘要
本发明的一种有机－无机离子型杂化高效絮凝剂。其原料组成重量百分比是氢氧化物胶体0.5－15％；丙烯酰胺50－95％；阳离子型单体0－45％。所述氢氧化物胶体指氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁、氢氧化锌，其胶体粒径为10－200nm。所述阳离子型单体包括N，N－二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)或(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)。通过无机有机间的离子键合在带电荷的无机胶体微粒表面原位聚合形成丙烯酰胺/阳离子单体的共聚物制备的有机－无机杂化高效絮凝剂，充分发挥无机絮凝剂的电中和及有机高分子的架桥作用，使其药效能协同发挥，形成的絮体大而密实，絮体抗剪切性好，沉降速度快，其絮凝效率显著提高，减小药剂投放量，从而大幅度降低废水处理成本，出水达国家排放标准。
文档编号C02F1/52GK1554592SQ20031012281
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月21日 优先权日2003年12月21日
发明者杨骛远, 钱锦文, 沈之荃, 郑宝庆 申请人:浙江大学