聚硅酸铝铁-丙烯酰胺共聚物复合絮凝剂及其制备方法_2

文档序号:8935759阅读:来源:国知局
时,然后加热到50~75°C,反应 2~4小时后,在20~35°C下静置反应24小时,制得PAFSI-PAME复合絮凝剂胶体。
[0015] 4.聚硅酸铝铁-丙烯酰胺共聚物复合絮凝剂PAFSI-PAME的混凝性能
[0016] (l)PAFSI-PAME加量对污水浊度的去除效果如表1所示。结果表明,与目前常用的 商品聚合氯化铝PAC相比,PAFSI-PAME具有好得多的去浊度效果,在达到相同水质要求下, 用量低得多;与目前常用的商品阳离子丙烯酰胺共聚物CPAM相比,PAME具有更好的去浊度 效果,而且用量更低。
[0017] (2)PAFSI-PAME加量对污水中有机物的去除效果如表2所示。化学需氧量 COD(ChemicalOxygenDemand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量, 表示废水中能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。结果表明,与目前常用 的商品聚合氯化铝PAC和PAFSI与PAME的复配相比,PAFSI-PAME具有好得多的去除污水 中有机物的效果;与目前常用的商品阳离子丙烯酰胺共聚物CPAM相比,PAME具有更好的去 除污水中有机物的效果,而且用量更低。
[0018] (3)用 300mg/L PAFSI-PAME 净化浊度为 2416. 5NTU,C0D为 13692. 4mg/L 的某 油田压裂返排液后清水中的残余铝含量为17.3 yg/L,远低于我国的生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006),即饮用水中残余铝含量不大于200 y g/L,PAFSI-PAME中PAME与PAFSI的 质量比为1:60,但用300mg/L PAC和8mg/L CPAM处理这种油田压裂返排液后清水中的残余 铝含量为229 y g/L。结果表明,PAME-PAFSI不会造成二次污染。
[0019] 本发明的聚硅酸铝铁-丙烯酰胺共聚物复合絮凝剂PAFSI-PAME具有如下的优 占.
[0020]铝渣和铝灰是铝熔炼时产生的废渣,本发明以铝渣、铝灰中的至少一种和含铁废 盐酸作为制备聚硅酸铝铁PAFSI的原材料,这既解决了含铝废料和含铁废盐酸对环境的污 染问题,又节省了处置这些废料的费用,另外,与目前常用氯化铝、硫酸铝中的至少一种和 氯化铁、硫酸亚铁中的至少一种作为制备PAFSI原料的制备方法相比,大大降低了PAFSI的 生产成本;本发明以含铁废盐酸作为制备PAFSI的原材料,这既解决了 PAFSI中铁组分的来 源问题,又提供了从含铝废料中制备氯化铝所需的盐酸。PAFSI-PAME是PAFSI与PAME通 过化学反应制备获得的,其既具有PAFSI良好的电中和吸附作用,又具有有机高分子PAME 的架桥、网捕卷扫作用,与PAFSI和PAME的复配相比,PAFSI-PAME在污水处理中的用量低 得多,但混凝能力更强,去除有机物的效果更明显。与目前文献报道的无机高分子絮凝剂与 天然高分子及其改性聚合物如壳聚糖、淀粉、阳离子型改性淀粉复合获得的复合絮凝剂相 比,本发明制备的PAFSI-PAME分子结构中的尚分子的分子量更大,而且还含有长支链,因 此,PAFSI-PAME在污水中的混凝、架桥能力更强,用量更低,沉淀速度快,絮体更密实,污泥 更易处理,处理后清水中的铝含量远远低于我国的生活饮用水卫生标准200 y g/L,不会造 成二次污染;不含大单体的聚丙烯酰胺类聚合物的分子结构是线型的,由于污水中阴离子 或阳离子对分子链的静电屏蔽作用,这类聚合物在高矿化度污水中的分子链是卷曲的,因 此,目前文献报道的无机高分子絮凝剂与不含大单体的聚丙烯酰胺类聚合物复合获得的复 合絮凝剂在高矿化度污水中的絮凝能力较弱,用量高,而PAME含有少量的长支链,这使得 PAME-PAFSI在高矿化度污水中其高分子链的构象仍然伸展,在金属阳离子含量高的污水中 仍然具有强的吸附架桥能力,用量极低,而且长支链中的聚氧乙烯醚能与污水中的金属阳 离子如K +、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+发生络合作用,从而能更好地去除这些金属阳离子。 四、【具体实施方式】
[0021] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是本实施例只用于 对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的研究人员可以 根据上述本发明的内容对本发明作一些非本质的改进和调整。
[0022] 实施例1
[0023] 将10克Na2Si〇jP 125克去离子水加入到三口反应瓶中,搅拌制成溶液,用盐酸调 节溶液的pH值为3,在25°C下反应2小时,制得活化硅酸;称取铝组分质量分数为30%的铝 渣30克,加入到三口反应瓶中,加入铁组分、HC1质量分数分别为15%和4%的含铁废盐酸 105克和HC1质量分数为33 %的工业盐酸129克,在室温下搅拌反应2小时,过滤分离,将 滤液浓缩制得A1C1#P FeCl 2混合晶体;在25克活化硅酸中加入2. 7克A1C13和FeCl 2混合 晶体,在45°C下搅拌反应2小时,控制pH值为2,然后加入0. 25克KC103,搅拌反应1小时, 反应温度控制在45°C,静置熟化24小时,制得聚硅酸铝铁PAFSI ;将丙烯酰胺20克,去离子 水90克加入三口反应瓶中,再加入二甲基二烯丙基氯化铵6克,烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚 (聚氧乙烯醚的聚合度为10) 0. 5克,搅拌30分钟,调节溶液pH值为6,在搅拌下通N240分 钟后,于50°C下加入引发剂过硫酸钾0. 01克,反应16小时,制得丙烯酰胺共聚物PAME ;将 PAME完全溶解,制备成质量浓度为5g/L的水溶液,将PAFSI配成质量浓度为100g/L的水 溶液,并且用稀盐酸调节溶液的pH值为1. 5,防止沉淀产生,称取50克PAME溶液,加入三 口反应瓶中,然后在快速搅拌下加入10克PAFSI溶液,用稀盐酸控制溶液的pH值为2,在 30°C和搅拌下反应3小时,然后加热到60°C,反应3小时后,在30°C下静置反应24小时,制 得PAFSI-PAME复合絮凝剂胶体。
[0024] 实施例2
[0025] 将10克Na2Si〇jP 125克去离子水加入到三口反应瓶中,搅拌制成溶液,用盐酸调 节溶液的pH值为2. 5,在25°C下反应2小时,制得活化硅酸;称取铝组分质量分数为25% 的铝灰30克,加入到三口反应瓶中,加入铁组分、HC1质量分数分别为10%和5%的含铁废 盐酸90克和HC1质量分数为33%的工业盐酸118克,在室温下搅拌反应2小时,过滤分离, 将滤液浓缩制得A1C1#P FeCl 2混合晶体;在25克活化硅酸中加入7. 8克A1C13和FeCl 2混 合晶体,在50°C下搅拌反应1. 5小时,控制pH值为3,然后加入0. 5克NaC103,搅拌反应1 小时,反应温度控制在50°C,静置熟化24小时,制得聚硅酸铝铁PAFSI ;将丙烯酰胺20克, 去离子水180克加入三口反应瓶中,再加入2 -丙烯酰胺基一 2 -甲基丙基三甲基氯化铵9 克,烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚(聚氧乙烯醚的聚合度为20) 1. 2克,搅拌30分钟,调节溶液 pH值为5,在搅拌下通N240分钟后,于45°C下加入引发剂过硫酸钾0. 025克,反应24小时, 制得丙烯酰胺共聚物PAME ;将PAME完全溶解,制备成质量浓度为5g/L的水溶液,将PAFSI 配成质量浓度为l〇〇g/L的水溶液,并且用稀盐酸调节溶液的pH值为2,防止沉淀产生,称 取50克PAME溶液,加入三口反应瓶中,然后在快速搅拌下加入42克PAFSI溶液,用稀盐酸 控制溶液的pH值为3,在40°C和搅拌下反应1. 5小时,然后加热到70°C,反应2小时后,在 30°C下静置反应24小时,制得PAFSI-PAME复合絮凝剂胶体。
[0026] 实施例3
[0027] 将10克Na2SiO#P 125克去离子水加入到三口反应瓶中,搅拌制成溶液,用盐酸 调节溶液的pH值为4,在30°C下反应3小时,制得活化硅酸;称取铝组分质量分数为40% 的铝渣30克,加入到三口反应瓶中,加入铁组分、HC1质量分数分别为15%和4%的含铁废 盐酸165克和HC1质量分数为33 %的工业盐酸231克,在室温下搅拌反应1. 5小时,过滤 分离,将滤液浓缩制得AlCl# FeCl 2混合晶体;在25克活化硅酸中加入12. 0克A1C13和 FeCV混合晶体,在50°C下搅拌反应1. 5小时,控制pH值为3. 5,然后加入2. 6克NaCIO,搅 拌反应1小时,反应温度控制在55°C,静置熟化24小时,制得聚硅酸铝铁PAFSI ;将丙烯酰 胺20克,去离子水270克加入三口反应瓶中,再加入丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵15克,烯 丙基壬基聚氧乙烯醚(聚氧乙烯醚的聚合度为30) 2. 8克,搅拌30分钟,调节溶液pH值为 5. 5,在搅拌下通N240分钟后,于55°C下加入引发剂过硫酸钾0. 05克,反应24小时,制得丙 烯酰胺
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