专利名称：一种阳离子型复合絮凝剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及复合絮凝剂领域，具体涉及阳离子型复合絮凝剂及其制备法。
背景技术：
随着人类社会的进步与发展，环境问题以成为人类的首要问题，水处理药剂是生活给水排水、工业用水、工业污水和中水回用等水处理领域中应用最广泛，用量最大的日耗品，为了节约水资源，提高水的利用率，减轻和消除污水对人类和环境造成的危害，必须加强水处理药剂的研究。在水处理工艺中，混凝沉淀是应用最普遍的关键技术环节之一，它决定着后续流程的运行工况，水处理药剂在很大程度上决定了水处理技术与工程的创新发展、工艺简化和运行费用。所以研制和开发新型高效、无毒、廉价的复合混凝剂成为水处理领域中一项迫切的任务，具有重大的现实意义。目前，在水处理领域中广泛应用的混凝剂主要有无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂两类，无机絮凝剂主要是传统的铝盐、铁盐、钙盐、镁盐和硅盐絮凝剂，有机絮凝剂是在60 年代后期才逐步发展起来的，主要有聚丙烯酰胺、单宁、聚二甲基二烯丙基氯化铵、木质素等。无机絮凝剂具有絮凝速度慢，用药量大的缺点，有机絮凝剂具有价格高，残余物难降价的缺点。聚合硫酸铁以其矾花大、絮体密实、COD去除率高、沉降快、效果好、无毒等优点而广泛被使用，但与有机高分子絮凝剂相比，其分子量小、絮凝桥架能力都相差很多，为提高聚合硫酸铁絮凝能力和净水效果，需要对聚合硫酸铁进行改性成为提高铁盐絮凝能力，比如在聚合硫酸铁中引入高分子阳离子絮凝剂，对铁盐进行复合改性。
发明内容
本发明的目的是提供了一种阳离子型复合絮凝剂及其制备方法，对铁盐进行复合改性，提高了铁盐絮凝剂的表面电荷，加强电中和作用，从而使生产的复合絮凝剂大大提高了絮凝净化能力。本发明实施例提供了一种阳离子型复合絮凝剂及其制备方法，涉及固体氧化剂生产聚合硫酸铁，以及聚合硫酸铁与聚二甲基二烯丙基氯化铵共聚阳离子型复合絮凝剂的制备工艺。其制备方法包括步骤(1)、将FeSO4 · 7H20与自来水按照质量比为3 3. 5 1混合搅拌溶解于反应釜中，将所述FeSO4 ·7Η20与工业级的浓硫酸按照质量比为100 5 8加入所述浓硫酸，再将FeSO4 · 7Η20与工业级的NaClO3按照质量比为100 5 8缓慢加入所述NaClO3, —起反应20 30分钟后得红褐色液体，即为聚合硫酸铁溶液；(2)、将聚二甲基二烯丙基氯化铵与自来水按照质量比1 8 12混合溶解，常温 10°C 30°C曝气搅拌1 2小时，即得熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵；(3)、将所述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与所述聚合硫酸铁溶液按照质量比为5 10 100的比例混合搅拌溶解，温度在30°C 40°C条件下，聚合反应40 60分钟，得到所述阳离子型复合絮凝剂。具体的，所述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与所述聚合硫酸铁溶液还可按照质量比为6 100或7 100或8 100的比例混合搅拌溶解。进一步，在所述步骤(1)中加入所述浓硫酸的过程中，还加入催化量的NaH2PO4作为稳定剂。所述NaH2PO4投加量为聚合硫酸铁溶液质量的2 2. 5%0。进一步，在所述步骤(2)中，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵与自来水混合溶液里还加入催化量的过硫酸铵作为稳定剂。所述过硫酸铵投加量为自来水质量的4 5%。。进一步，在步骤(1)的中，所述聚合硫酸铁溶液含铁量的百分比是10 15%，比如可为12. 4% 12. 8%。最后得到的所述阳离子型复合絮凝剂中含铁量质量百分比是8 14%，比如可为9 13%或10 12%，聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比含量是4
6%0 ο上述发明方法研制的阳离子型复合絮凝剂，是由熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚合硫酸铁溶液按照质量比为5 10 100的比例混合反应制成，所述阳离子型复合絮凝剂为红褐色液体，其中含铁质量百分比是8 14%，比如为11. 7% 12. 1%。聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比含量是4 6%。，比如固体含量为40%的聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比含量是4. 5 5. 5%。。在20°C时所述阳离子型复合絮凝剂密度为1.2g/ml 1. 4g/ml，盐基度为8% 16%。所述阳离子型复合絮凝剂中还原性物质以Fe2+为主，Fe2+的质量百分数< 0. 3%，所述阳离子型复合絮凝剂的pH值为2. 0 3. 0。本发明方法为提高聚合硫酸铁絮凝能力和净水效果，对聚合硫酸铁溶液的性能进行改良，在聚合硫酸铁中引入高分子阳离子絮凝剂，对铁盐进行复合改性。其中聚二甲基二烯丙基氯化铵具有正电荷密度高、水溶性好、分子量容易控制、无毒等优点，相比其它高分子阳离子添加剂成本更低、混合反应更充分，效果更好，这是申请人通过上千次实验得到的科学化合反应物质成分和配比。本发明中将无机絮凝剂聚合硫酸铁与有机高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵复配，所述高效阳离子型复合絮凝剂可以提高铁盐絮凝剂的表面电荷，加强电中和作用，从而提高聚合硫酸铁絮凝能力，是水处理药剂领域的重要变革。本发明的高效阳离子复合絮凝剂具有传统药剂无法比拟的净水效果，同时具有投药量低，应用范围广、使用方便、经济，生产制造工艺简单等优点。还具有分子量高、产品稳定性好、对胶体物质的吸附桥架能力强、絮凝效果好、适用范围广、产生的污泥量少等优点。 本发明产品制造成本低，无毒环保，适合大面积推广使用。广泛适用于给水、废水处理、石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工、食品等领域的水处理。
图1是本发明提供的阳离子型复合絮凝剂的制备方法流程示意图。
具体实施例方式为使本发明更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，下列实施例中未提及的具体实验方法，通常按照常规实验方法进行。
本发明提供的一种阳离子型复合絮凝剂的制备方法实例一步骤如下(1)、将FeSO4WH2O与自来水按照质量比为3 1混合搅拌溶解于反应釜中，将所述FeSO4WH2O与工业级的浓硫酸(浓度为98%)按照质量比为100 6加入所述浓硫酸， 再将所述FeSO4WH2O与工业级的NaC103(99.5%含量)按照质量比为100 6缓慢加入所述NaClO3, —起反应20 30分钟后得红褐色液体，即为聚合硫酸铁溶液。(2)、将聚二甲基二烯丙基氯化铵与自来水按照质量比1 10混合溶解，常温 10°C 30°C曝气搅拌1 2小时，即得熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵。(3)、将所述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与所述聚合硫酸铁溶液按照质量比为6 100的比例混合搅拌溶解于反应釜中，温度在30°C条件下，聚合反应40分钟，得到所述阳离子型复合絮凝剂。方法实施例1制得的所述阳离子型复合絮凝剂为红褐色液体，其中含铁量的百分比是9%，聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比含量是4. 2%0。在20°C时所述阳离子型复合絮凝剂密度为1.25g/ml，盐基度为8.6%。所述阳离子型复合絮凝剂中的还原物质Fe2+ 质量百分数彡0. 3%，所述阳离子型复合絮凝剂pH值为2. 7。本发明提供的一种阳离子型复合絮凝剂的制备方法实例二步骤如下(1)、将FeSO4WH2O与自来水按照质量比为3. 5 1混合搅拌溶解于反应釜中，将所述FeSO4 ·7Η20与工业级的浓硫酸(浓度为98% )按照质量比为100 8加入所述浓硫酸，再将所述FeS04*7H20与工业级的NaC103(99.5%含量)按照质量比为100 8缓慢加入所述NaClO3, —起反应20 30分钟后得红褐色液体，即为聚合硫酸铁溶液。(2)、将聚二甲基二烯丙基氯化铵与自来水按照质量比1 11混合溶解，常温 10°C 30°C曝气搅拌1 2小时，即得熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵。(3)、将所述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与所述聚合硫酸铁溶液按照质量比为10 100的比例混合搅拌溶解于反应釜中，温度在40°C条件下，聚合反应40 60分钟，得到所述阳离子型复合絮凝剂。方法实施例2制得的所述阳离子型复合絮凝剂为红褐色液体，其中含铁量的百分比是13%，聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比含量是5. 6%。。在20°C时所述阳离子型复合絮凝剂密度为1.34g/ml，盐基度为11.4%。所述阳离子型复合絮凝剂中的Fe2+质量百分数彡0. 3%，所述阳离子型复合絮凝剂pH值为2. 4。为了让生产聚合硫酸铁溶液和熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵的过程更加稳定、快速混合反应，还可加入对应的稳定剂，下面具体举例说明。如图1所示，本发明一种阳离子型复合絮凝剂的制备方法实例三步骤如下(1)、秤取300. Og固体FeSO4WH2O于四口烧瓶，加入IOOml自来水，搅拌溶解，用移液管吸取9. 78ml工业浓硫酸(密度1. 84g/ml，浓度为98% )，缓缓加入四口烧瓶中，搅拌， 秤取0. 83g稳定剂NaH2PO4加入所述四口烧瓶，再秤取18. OOg工业NaClO3 (99. 5%含量)， 缓慢分次将NaC103加入所述四口烧瓶溶液中，反应20 30分钟后得红褐色液体，即为聚合硫酸铁溶液。(2)、秤取10. Og聚二甲基二烯丙基氯化铵于300ml烧杯中，加自来水IOOml搅拌混合，秤取0. 50g稳定剂过硫酸铵均勻撒在液面上，搅拌熟化1 2小时，即得熟化好的聚
二甲基二烯丙基氯化铵。
(3)、秤取冷却的上述聚合硫酸铁溶液400g于500ml烧杯中，加入24g上述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵混合搅拌，温度控制在30°C 40°C，聚合反应40 60分钟，得到所述阳离子型复合絮凝剂。上述方法实施例3制得的高效阳离子复合絮凝剂外观为红褐色液体，Fe的质量百分比是11. 8%，固含量为40%的聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比是5. 1%。，20°C时密度为1.23g/ml，盐基度为10. 6%，Fe2+质量百分数是0. 17%，pH为2.6。本发明提供的一种阳离子型复合絮凝剂的制备方法实例四步骤如下(1)、将350g固体FeSO4 · 7H20与IOOml自来水混合搅拌溶解于反应釜中，加入工业浓硫酸12ml (密度1. 84g/ml，浓度为98% )，再秤取0. 93g稳定剂NaH2PO4加入反应釜，秤取21. OOg工业NaC103 (99. 5%含量)，缓慢分次将NaClO3加入所述反应釜溶液中，反应30 分钟后得红褐色液体，即为聚合硫酸铁溶液。(2)、秤取10. Og聚二甲基二烯丙基氯化铵于300ml烧杯中，加自来水120ml搅拌混合，秤取0. 60g稳定剂过硫酸铵均勻撒在液面上，常温20°C搅拌熟化1 2小时，即得熟
化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵。(3)、秤取冷却的上述聚合硫酸铁400g，加入30g上述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵混合搅拌，温度控制在35V，聚合反应40 60分钟，得到所述阳离子型复合絮凝剂。上述方法实施例4制得的高效阳离子复合絮凝剂，外观为红褐色液体，Fe的质量百分比是12.5%，固含量为40%的聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比是6%。，20°C时密度为1.34g/ml，盐基度为13. 1 %，Fe2+质量百分数0. 22%，pH值为2.3。产品应用实例1取广州某造纸厂生化后污水进行混凝沉淀实验，将本发明的产品与现有的混凝剂 PAC和PFS进行对比试验，其中表中原水是含污物的水，以下本发明的阳离子型复合絮凝剂简称絮凝剂，实验结果如下
权利要求
1.一种阳离子型复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括步骤(1)、将FeSO4·7Η20与自来水按照质量比为3 3. 5 1混合搅拌溶解于反应釜中， 将所述FeSO4WH2O与工业级的浓硫酸按照质量比为100 5 8加入所述浓硫酸，再将所述FeSO4 · 7Η20与工业级的NaClO3按照质量比为100 5 8加入所述NaClO3, —起反应 20 30分钟后得红褐色液体，即为聚合硫酸铁溶液；(2)、将聚二甲基二烯丙基氯化铵与自来水按照质量比1 8 12混合溶解，常温 10°C 30°C曝气搅拌1 2小时，即得熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵；(3)、将所述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与所述聚合硫酸铁溶液按照质量比为 5 10 100的比例混合搅拌溶解，温度在30°C 40°C条件下，聚合反应40 60分钟，得到所述阳离子型复合絮凝剂。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中加入所述浓硫酸的过程中，还加入催化量的NaH2PO4作为稳定剂。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在所述聚二甲基二烯丙基氯化铵与自来水混合溶液里还加入催化量的过硫酸铵作为稳定剂。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述阳离子型复合絮凝剂中含铁量质量百分比是8 14%，聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比含量是4 6%。。
5.一种根据权利要求1生产的阳离子型复合絮凝剂，其特征在于，由熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚合硫酸铁溶液按照质量比为5 10 100的比例混合反应制成，所述阳离子型复合絮凝剂为红褐色液体，其中含铁质量百分比是8 14%，聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量百分比含量是4 6%。。
6.如权利要求5所述阳离子型复合絮凝剂，其特征是，在20°C时所述阳离子型复合絮凝剂密度为1. 2g/ml 1.4g/ml，盐基度为8% 16%。
7.如权利要求5所述阳离子型复合絮凝剂，其特征是，所述阳离子型复合絮凝剂中的 Fe2+质量百分数彡0. 3%，所述阳离子型复合絮凝剂的pH值为2. 0 3. 0。
全文摘要
本发明提供了一种阳离子型复合絮凝剂及其制备方法，包括步骤(1)制备聚合硫酸铁溶液；(2)、制备熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵；(3)、将所述熟化好的聚二甲基二烯丙基氯化铵与所述聚合硫酸铁溶液按照质量比为5～10∶100的比例混合搅拌溶解于反应釜中，温度在30℃～40℃条件下，聚合反应40～60分钟，得到所述阳离子型复合絮凝剂。本发明研制的新型高效阳离子型复合絮凝剂可以提高铁盐絮凝剂的表面电荷，加强电中和作用，从而提高聚合硫酸铁絮凝能力，是水处理药剂领域的重要发明。该发明产品制造成本低，无毒环保，适合大面积推广使用。
文档编号C02F1/52GK102485659SQ20101056848
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者杨光 申请人:广州盈田化工原料有限公司, 韶关盈田环保材料有限公司