专利名称：复合型高效混凝剂及其制取方法
复合型高效混凝剂属于水处理的一种净水药剂，特别是属于给水工程中水处理的净水药剂。
目前国内城市给水工程中，常使用的混凝剂有硫酸铝，它的制取工艺是将AL2o3或金属铝、或氢氧化铝加硫酸进行化学反应生成简单低分子无机混凝剂(AL2·(So4)3·18H2o)，其他的混凝剂还有FeCL3、FeSo4、Fe2(So4)3或聚合氯化铝。这些药剂绝大多数为单体分子结构(聚合氯化铝为高分子结构)。在使用这些药剂时，由于源水性质的变化，需要增加辅助药剂，如活性二氧化硅(Sio2)，聚丙
胺或氢氧化钠(NaoH)，消石灰Ca(oH)2骨胶等。从而造成了水处理中运行管理费用的增加、提高了操作者的劳动强度，更重要的是在高浊度水处理或低混低温水处理时需投加量增大，而扩大了饮用水中的物质成份、尤其是金属铝离子的增加，使人体健康增加了不安全因素。而且这些混凝剂适用范围较窄。美国3929666号专利和欧洲0181847号专利制取的碱式铝盐用于处理水混凝效果差，混凝速度慢，混凝剂中的金属铝离子含量高，而日本的327850号专利制取的凝聚剂处理水的范围窄，仅能用于处理工业废水，不能用于处理生活用水，而且混凝效果差。
本发明的目的在于提供一种新的复合型高效混凝剂，以克服使用上述混凝剂存在的缺点。
本发明制取的混凝剂系由无机高分子聚合物与谷物聚合淀粉胶复合聚凝而成。其反应机理如下无机高分子聚合物由固体AL(oH)3及工业盐酸、硫酸，在高温。高压下于反应罐中聚合而成，其反应过程为
上述反应生成的单离子酸的碱式铝盐，都含有不足铝当量的羟基(oH)，在酸的进一步作用下，脱水缩聚成多核基铝的络合物
我们把〔AL4(oH)2CL8·So4〕看成是〔ALn(oH)n-2CL2n·So4k〕M的一种形式，n值在6～10之间，K值为1，m为聚合度，其值在5≤m≤10之间，m值越大，其分子量亦更大，此时其混凝效果也越高。
聚合谷物淀粉胶机理谷物淀粉中含大量的淀粉胶，淀粉的分子一般为
其分子在碱性离子作用下，则第一个环状中的H+离子则被中和形成分子的聚合，形成高分子，则其具有较强的粘度，聚合后的分子结构如下
这种聚合的谷物淀粉胶有着较强的凝聚作用。
无机高分子聚合物与谷物淀粉胶在一定温度作用下，经过充分混合后进行复合反应，就形成了复合型高效混凝剂。此种混凝剂有较强的凝聚作用，因而对高浊源水或低温低浊的水质均有较好的混凝作用。
本发明是这样实现的首先将原料按重量比计量AL(oH)316.7～18.0%;HCL33～35%(浓度32～35%);H2So44.0-8.0%(浓度48%);谷物淀粉2.5-3.0%(如玉米淀粉、土豆粉;谷子淀粉;高粮淀粉、稻米淀粉等)碱性物质(NaoH，Ca2Co3Ca(HCo3)2，NaHCo3，Na2Co3等)1.0～1.5%(浓度0.3%)，水份42.8～34.5%分别计量。然后将计量过的AL(oH)3、HCL、H2So4，加入一反应罐中封闭，在压力p＝3.0～4.0kgf/cm2工程气压下，温度为140℃～170℃下进行化学反应4～5小时，然后自然降温到100～110℃。第三步是将经过第二步的反应液移入储槽中静止聚合反应12～24小时、然后加入42.8～34.5%的水即成为含有AL2o3为11～12%的半成品。(物质分子通式为〔ALn(oH)n-2·CL2n·So4k〕m，n在6-10之间，K＝1，5≤m≤10，槽中沉降出未反应的固体AL(oH)3将其取出，加入第二步的反应罐中、待下次使用。
第四步是将计量过的谷物淀粉，碱性物质加入另一反应罐中，在常压下，温度为70～80℃，聚合反应10～30分钟，即生成聚合淀粉胶半成品。第五步是将经过第三步和第四步的两种反应液加入聚合罐中进行复合反应，在常压下，温度为30～50℃，搅拌10～30分钟。此即生成复合型高效混凝剂，其中含AL2o32.6～3.0%，谷物淀粉胶2.5～3.0%，硫酸根离子1.6～3.2%。碱性物质0.24～0.5%，其余为水。
本工艺源料来源丰富，尤其是谷物淀粉和碱性物质(如Ca(oH)2)不但来源丰富，而且价格低廉、降低了生产成本。其与硫酸铝(AL2(So4)3、18H2o)比、在效果相等情况下，成本可降低20%。
用该工艺制取的复合型高效混凝剂集无机高分子与有机高分子混凝剂的优点于一身，用它进行混凝时，絮花形成快、颗粒大、沉降时间短，提高了供水设备的工作效率。其与硫酸铝(AL2(So4)3·18H2o)比，可缩短反应沉淀时间40～50%，与美国3929666号专利和日本327850号专利相比在铝离子含量相同时，混凝效果提高一倍。它与传统混凝剂相比、适用范围宽，能处理各种类型源水，也能处理工业废水且处理后的水质、化学稳定性强。使水的pH值保持在中性状态。对印染、制药、食品等工业用水都不会造成影响。对工业及生活采暖、锅炉及各种给水设施设备也无腐蚀现象。使用此种混凝剂时由于投加量少，故金属铝离子含量比硫酸铝(AL2(So4)3·18H2o)降低1/2～1/3。降低了对人体健康的危害。该混凝剂与传统混凝剂或聚合氯化铝相比。在AL2o3含量相同时，其混凝效果比聚合氯化铝高0.5～1.0倍，比硫酸铝高1.5～2.0倍。因而使供水工程管理及设施降低了费用。
实施例如下
取固体氢氧化铝1600克、(含AL2o360～70%)，工业盐酸(含HCL32～35%)3500克，工业硫酸780克(含H2So448%)放入反应罐中、封闭、加温至158-165度，4.5小时后自然冷却至110度。然后放料至储槽中、静止聚合反应12小时，后加水稀释成6000毫升。此时即为含AL2o311～12%的半成品。同时将未反应的AL(oH)3沉渣沉降后取出。另取玉米淀粉600克，3%消石灰水18000毫升，加入另一反应罐中，加温至80度以下30分钟，待数分钟后再将6000毫升另一半成品AL4(oH)2CL8·So4放入其中，控制温度40℃左右，搅拌15分钟后即可生成复合性混凝剂24000毫升。该混凝剂中含AL2o32.6-3.0%玉米淀粉胶2.5-3.0%，硫酸根(SO4″)1.6%，碱性物质0.5%。
权利要求
1.一种复合型高效混凝剂的制取方法其特征如下a、将原料按重量比的比例计量如下AL(OH)316.7～18.0%； (固体)HCL 33～35%； (浓度32-35%)H2So44.0～8.0%； (浓度48%)谷物淀粉 2.5～3.0%；碱性物质 1.0～1.5%；(浓度0.3%)水份 42.8～34.5%；b、将计量过的AL(oH)3、HCL、H2So4物料加入一反应罐中封闭、在压力p=3.0～4.0kgf/cm2工程气压下，温度为140～170℃下进行化学反应，4～5小时，然后自然降温到100-110℃；c、将经过b步骤的反应液投入储槽中，静止聚合反应12-24小时，后加入42.8～34.5%的水，稀释成含AL2o3为11-12%的溶液，即成为半成品[ALn(oH)n-2CL2nSo4k]m槽中沉降出来未反应的固体AL(oH)3将其取出；d、将计量过的谷物淀粉、碱性物质加入另一反应罐中，在常压下，温度为70～80℃情况下，聚合反应10～30分钟，则生成聚合淀粉胶半成品；e、将经过c步骤与d步骤的两种反应液加入聚合罐中进行复合反应，在常压下，温度为30～50℃时，搅拌10～30分钟，即生成复合型高效混凝剂，其中含AL2o32.6-3.0%；谷物淀粉胶2.5-3.0%，So4″1.6-3.2%，碱性物质0.24-0.5%，其余为水。
2.一种用权利要求1的方法制取的复合型高效混凝剂，其特征在于它的构成中含有(按重量比)AL2o32.6-3.0%;谷物淀粉胶2.5-3.0%;硫酸根离子1.6-3.2%;碱性物质0.24-0.5%;其余为水。
全文摘要
复合型高效混凝剂及其制取方法属于水处理的一种净水药剂及其制取方法。它由一定比例的氢氧化铝、盐酸、硫酸、谷物淀粉、碱性物质和水，在一定压力和温度下进行化学反应，生成含2.6-3.0％的三氧化二铝，2.5-3.0％的谷物淀粉胶，1.6-3.2％的酸根离子，0.24-0.5％的碱性阳离子，其余为水的高效混凝剂。该混凝剂的原料来源丰富，价格低廉，降低了生产成本，比其它混凝剂的混凝效果提高一倍。它适用范围宽，能处理各种类型源水和工业污水。
文档编号C02F1/52GK1058763SQ90106878
公开日1992年2月19日 申请日期1990年8月9日 优先权日1990年8月9日
发明者窦安坤, 傅书士, 李洪增, 程学本, 李茹华 申请人:长春市自来水公司