一种聚氯化铝水处理剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于水处理剂，具体涉及一种聚氯化铝水处理剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、化学混凝法是目前处理含氟废水的主要方法之一，因其具有适应性强、操作简单、基建投资低等优点被广泛采用，混凝剂的选择直接影响混凝处理效果和费用，某公司材料石灰乳-硫酸铝两段法处理排放的含氟废水，该工艺具有生产简单，价格相对低廉的特点，但是存在投药量大，处理过程形成的沉淀松散、破碎、悬浮于水中不易沉淀等问题，致使氟离子未能达到gb8979-1996一级排放标准，对环境造成污染。

2、聚氯化铝是新型的无机高分子混凝剂，是一种介于alcl3和al(oh)3之间的水溶性无机高分子聚合物，具有良好的混凝效率，但是使用聚氯化铝处理含氟废水时，根据不同废水水质，每立方米废水中需要投加50-1000g，这会使出水中含有一定量的残留铝和氯离子，引入新的污染源，造成排出水质不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚氯化铝水处理剂及其制备方法与应用，解决现有技术中聚氯化铝处理含氟废水容易残留铝和氯离子，且处理效果不佳的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种聚氯化铝水处理剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将聚合氯化铝、丙烯酰胺和去离子水混合后转移至烧瓶中，加入十六烷基三甲基溴化铵、尿素、丙烯酸丁酯和有机修饰zn-al类水滑石，搅拌混合20-40min，得到分散液；控制温度25-30℃，氮气氛围下，滴加引发剂溶液，滴加完毕后，密封反应4-6h，之后将反应产物加入蒸馏水中，用丙酮沉淀，无水乙醇洗涤，最后置于55-60℃下真空干燥至恒重即可。

5、其中，聚合氯化铝、丙烯酰胺、去离子水、十六烷基三甲基溴化铵、尿素、丙烯酸丁酯和有机修饰zn-al类水滑石的质量比为1.5-2.5：10-14：100-150：0.1-0.2：3：1-5：0.4-1，引发剂用量为丙烯酰胺、丙烯酸丁酯和有机修饰zn-al类水滑石质量的0.1-0.2％，引发剂由过硫酸铵和亚硫酸氢钠按照质量比2:1组成，引发剂溶液的质量分数为10％。

6、本发明以聚合氯化铝、丙烯酰胺、丙烯酸丁酯和有机修饰zn-al类水滑石为原料，通过共聚反应得到聚氯化铝水处理剂，为无机-有机杂化高分子产物，其中聚合氯化铝以离子键合连接在有机长链上，丙烯酰胺、丙烯酸丁酯和有机修饰zn-al类水滑石通过化学键合，呈现三维空间网络结构，在水处理过程中与污染源有效接触面积大，能够通过离子交换作用、静电作用以及物理吸附、化学络合等作用实现废水的净化，尤其在含氟废水中优势明显，一方面通过离子交换作用降低沸石中f-含量，另一方面利用羟基、羧基、氨基等活性基团，为废水中的f-提供吸附位点，使水处理剂与f-之间通过分子间作用力产生吸附架桥形成三维网络而沉淀下来，有效降低含氟废水中氟离子的浓度，且避免了铝离子与氯离子的过多残留，此外，该水处理剂在含油污水中也具有良好的应用效果，主要归因于有机修饰zn-al类水滑石、丙烯酰胺、疏水性基团(酯基)的引入加强了聚氯化铝的絮凝性能，聚氯化铝中性中和油污表面电荷，降低颗粒之间的静电斥力，高分子长链发挥吸附架桥和网捕扫卷作用，最终使油污脱稳聚集形成结构密实且易于去除的絮体，实现含油污水的净化。

7、作为本发明进一步的方案，有机修饰zn-al类水滑石通过以下步骤获得：

8、s1、将六水合硝酸锌和九水合硝酸铝溶于去离子水中形成溶液a，将l-组氨酸溶于去离子水中形成溶液b并转移至烧瓶中，控制温度40℃，氮气保护下，搅拌下向烧瓶中滴加溶液a，同时用氢氧化钠溶液控制体系中的ph值为8，滴加完毕后，静置4h，洗涤、抽滤，将得到的固体产物置于40℃烘箱中干燥至恒重，得到氨基酸插层zn-al类水滑石；

9、以六水合硝酸锌、九水合硝酸铝和l-组氨酸为原料，通过共沉淀法获得氨基酸插层zn-al类水滑石，其层间离子具有可交换性，对f-和cl-具有良好的吸附性，且含有羧基、咪唑环等结构，与铝离子等金属离子具有良好的配位作用；

10、s2、将氨基酸插层zn-al类水滑石置于无水甲醇中，超声分散后加入koh，滴加3-烯丙基水杨醛的无水甲醇溶液，滴加完毕后，50-55℃下搅拌反应2-4h，反应结束后，冷却过滤，滤饼用无水乙醇洗涤后，在80℃下真空干燥至恒重，得到有机修饰zn-al类水滑石；

11、以氨基酸插层zn-al类水滑石和3-烯丙基水杨醛为原料，在碱性条件下，通过氨基与醛基之间的缩合反应在氨基酸插层zn-al类水滑石表面形成席夫碱结构并引入烯丙基和酚羟基，一方面使烯丙基作为活性位点赋予有机修饰zn-al类水滑石反应活性，另一方面引入席夫碱结构和酚羟基，基于n、o电负性原子与金属离子之间良好的配位能力，强化有机修饰zn-al类水滑石对金属离子的吸附能力。

12、作为本发明进一步的方案，步骤s1中溶液a和溶液b的体积比为1：2.5，溶液a由六水合硝酸锌、九水合硝酸铝和去离子水按照用量比0.75mol：0.25mol：1l组成，溶液b中l-组氨酸的浓度为0.1mol/l，氢氧化钠溶液的质量分数为30-40％。

13、作为本发明进一步的方案，s2中氨基酸插层zn-al类水滑石、koh和3-烯丙基水杨醛的质量比为1：0.15-0.3：0.2-0.4。

14、一种聚氯化铝水处理剂，由上述制备方法制备而成。

15、一种聚氯化铝改性絮凝剂在含氟废水和含油污水中的应用。

16、本发明的有益效果：

17、1、本发明提供一种聚氯化铝水处理剂，制备方法简单，将其应用于含氟废水，能够有效降低含氟废水中氟离子的浓度，且避免了铝离子与氯离子的过多残留，将其应用于含油污水中，能够通过电中和、吸附架桥和网捕扫卷作用，使油污脱稳聚集去除。

18、2、本发明提供一种聚氯化铝水处理剂，为无机-有机杂化高分子产物，相比于复配絮凝剂而言，具有明显的三维空间网络结构，各组分之间通过化学键结合，界面相互作用增加，稳定性高，不仅结合了无机絮凝剂强电性中和性能和有机絮凝剂的吸附架桥作用，还具有两者协同产生的絮凝作用，因此，对废水处理具有更高的净化能力。

技术特征：

1.一种聚氯化铝水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚氯化铝水处理剂的制备方法，其特征在于，氨基酸插层zn-al类水滑石、koh和3-烯丙基水杨醛的质量比为1：0.15-0.3：0.2-0.4。

3.根据权利要求1所述的一种聚氯化铝水处理剂的制备方法，其特征在于，聚合氯化铝、丙烯酰胺、去离子水、十六烷基三甲基溴化铵、尿素、丙烯酸丁酯和有机修饰zn-al类水滑石的质量比为1.5-2.5：10-14：100-150：0.1-0.2：3：1-5：0.4-1。

4.根据权利要求1所述的一种聚氯化铝水处理剂的制备方法，其特征在于，引发剂溶液的质量分数为10％，引发剂用量为丙烯酰胺、丙烯酸丁酯和有机修饰zn-al类水滑石质量的0.1-0.2％，引发剂由过硫酸铵和亚硫酸氢钠按照质量比2:1组成。

5.根据权利要求1所述的一种聚氯化铝水处理剂的制备方法，其特征在于，氨基酸插层zn-al类水滑石通过以下步骤获得：

6.根据权利要求5所述的一种聚氯化铝水处理剂的制备方法，其特征在于，溶液a和溶液b的体积比为1：2.5，溶液a由六水合硝酸锌、九水合硝酸铝和去离子水按照用量比0.75mol：0.25mo l：1l组成，溶液b中l-组氨酸的浓度为0.1mol/l。

7.一种聚氯化铝水处理剂，其特征在于，由权利要求1-6任意一项所述制备方法制备而成。

8.根据权利要求7所述的一种聚氯化铝改性絮凝剂在含氟废水和含油污水中的应用。

技术总结
本发明公开了一种聚氯化铝水处理剂及其制备方法与应用,属于水处理剂技术领域，制备步骤如下：将聚合氯化铝、丙烯酰胺和去离子水混合后转移至烧瓶中，加入十六烷基三甲基溴化铵、尿素、丙烯酸丁酯和有机修饰Zn‑Al类水滑石，搅拌混合20‑40mi n，得到分散液；控制温度25‑30℃，氮气氛围下，滴加引发剂溶液，滴加完毕后，密封反应4‑6h，之后将反应产物加入蒸馏水中，沉淀，洗涤，干燥即可；本发明水处理剂制备方法简单，将其应用于含氟废水，能够有效降低含氟废水中氟离子的浓度，且避免了铝离子与氯离子的过多残留，将其应用于含油污水中，能够通过电中和、吸附架桥和网捕扫卷作用，使油污脱稳聚集去除。

技术研发人员：黄河,杨磊,曾红英
受保护的技术使用者：江西建衡环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25