申请日2017.09.02
公开(公告)日2017.11.07
IPC分类号C02F1/56
摘要
本发明公开了一种水处理高效聚合物<a href="http://www.dowater.com/" style="text-decoration:none"><font color="#000000">絮凝剂</font></a>的制备方法，以丙烯酰胺，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，硅酸钠为原料，在制备过程中加入引发助剂，通过水溶液聚合、物理复配等方法制备出水处理高效聚合物絮凝剂，本发明制备的水处理高效聚合物絮凝剂化学性能稳定，用量少，原料容易获取，生产成本低廉，絮凝效果好，具有很好的推广应用价值。
CN107324472A[中文]
权利要求书
1.一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
1)取50~90份丙烯酰胺、10~50份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶于240份去离子水中;然后称取2份硅酸钠溶于10份去离子水中，室温搅拌后，用酸性试剂将硅酸钠水溶液的pH调至6;
2)将配制好的两种溶液体系转入反应釜中，搅拌0.5h，同时加入0.1份引发助剂复合Cr-Al改性膨润土材料，升温，边搅拌边通入氮气0.5h，将0.2份引发剂配成溶液，慢慢交替加入反应釜中，滴加时间为0.5h，滴加完毕后在40~50℃保温4h，出料，冷却，烘干，粉碎，加入65份聚合氯化铝混合均匀得到水处理高效聚合物絮凝剂。
2.根据权利要求1所述一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤1)中丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵质量比为1:1~9:1。
3.根据权利要求1所述一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤1)中酸性试剂为盐酸、硫酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤2)中反应釜为陶瓷电加热反应釜。
5.根据权利要求1所述一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤2)中复合Cr-Al改性膨润土材料是由六偏磷酸钠、氯化铬、氯化铝、膨润土制成的一种复合材料。
6.根据权利要求1所述一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤2)中其特征在于步骤2)中搅拌速度为300~400r/min。
7.根据权利要求1所述一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤2)中引发剂为亚硫酸氢钠和过硫酸铵，比例n过硫酸铵:n亚硫酸氢钠=1.2:1。
8.根据权利要求1所述一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于所述复合Cr-Al改性膨润土材料：
1)用质量浓度为4%的碳酸钠水溶液将200份浓度为0.2mol/l的六偏磷酸钠水溶液的pH值调节至7.0，将上述六偏磷酸钠水溶液与50份膨润土混合，在60℃下恒温搅拌0.5h后保温静置1.5h，使固体沉积于底层，取上层液体于105℃下烘干，将烘干后的膨润土进行粉碎，过200目筛得到纯化膨润土;
2)取8份氯化铬和4份氯化铝配制60份浓度为0.2mol/l氯化铬和氯化铝的混合溶液，将30份浓度为0.4mol/lNaOH溶液逐滴滴入混合溶液，在80℃下恒温老化24h，充分反应后取底部沉淀物于50℃水浴下搅拌晶化24h，将得到的浆料过滤水洗至中性与上述纯化膨润土混合均匀进行捏合制成直径为2~3mm圆形前体，将其装入至内径为1/2英寸、长30cm的蒙乃尔材质管式反应器，通入氮气在200~300℃下焙烧4h，氮气空速为180~200h-1，降温至140~180℃后将官式反应器密闭，抽真空并通入氟气，活化12h制得复合Cr-Al改性膨润土材料。
说明书
一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种絮凝剂，具体涉及一种水处理用的絮凝剂。
背景技术
水的混凝处理是废水处理中的关键环节之一，能够去除水中大部分污染性杂质，减轻污水后续处理的污染负荷。在水处理混凝沉淀技术中，化学药剂的投放是关键技术之一。絮凝剂是常用的水处理药剂，能够将溶液中悬浮的微粒聚合形成较大的絮状体，使得污染物能够更好地从溶液中分离出来，因而絮凝剂在水处理方面得到广泛的应用。絮凝剂是决定混凝处理效果的关键因素，对后续流程的运行状况、最终出水，水质和成本费用等均有重要影响。
絮凝剂按照其化学成份可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂三类，无机絮凝剂价格便宜，但对人类健康和生态环境会产生不利影响，且使用范围局限、不稳定，效果也不突出;有机絮凝剂虽然用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体易分离，且除油及除悬浮物效果较好，但这类高分子絮凝剂残余物容易致畸、致癌、致突变，因而其应用范围受到限制;微生物絮凝剂近年来发展迅速，该絮凝剂的使用不存在二次污染，使用方便，应用前景诱人，但因为其在处理污水方面效果不好，还需进一步研发。聚丙烯酰胺是一类高效有机高分子絮凝剂，已广泛应用于工业废水处理和污泥脱水前的污泥调理，但实践证明阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂和两性离子聚丙烯酰胺絮凝剂污水处理效果一般，鉴于废水中的胶体颗粒和污泥表面多带有负电荷，为进一步提高聚丙烯酰胺的电中和能力，有必要合成阳离子聚丙烯酰胺，提高此类絮凝剂的絮凝性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，该剂化学性能稳定，用量少，原料容易获取，生产成本低廉，絮凝效果好。
一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
1)取50~90份丙烯酰胺、10~50份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶于240份去离子水中;然后称取2份硅酸钠溶于10份去离子水中，室温搅拌后，用酸性试剂将硅酸钠水溶液的pH调至6;
2)将配制好的两种溶液体系转入反应釜中，搅拌0.5h，同时加入0.1份引发助剂复合Cr-Al改性膨润土材料，升温，边搅拌边通入氮气0.5h，将0.2份引发剂(n过硫酸铵:n亚硫酸氢钠=1.2:1)配成溶液，慢慢交替加入反应釜中，滴加时间为0.5h，滴加完毕后在40~50℃保温4h，出料，冷却，烘干，粉碎，加入65份聚合氯化铝混合均匀得到水处理高效聚合物絮凝剂。
有益效果：本发明提供一种水处理高效聚合物絮凝剂的制备方法，该剂化学性能稳定，用量少，原料容易获取，生产成本低廉，产品质量稳定，絮凝效果好，在制备过程中加入了引发助剂复合Cr-Al改性膨润土材料，其不仅有助于反应的发生，并且作为一种水处理材料能够有效吸附污水中的重金属材料，大幅提高污水处理效率。以丙烯酰胺，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，硅酸钠为原料制备的该絮凝剂化学性能稳定，用量少，原料容易获取，生产成本低廉，絮凝效果好。
具体实施方式
实施例1
取85份丙烯酰胺、15份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶于240份去离子水中;然后称取2份硅酸钠溶于10份去离子水中，室温搅拌后，用盐酸将硅酸钠水溶液的pH调至6;将配制好的两种溶液体系转入反应釜中，搅拌0.5h，同时加入0.1份引发助剂复合Cr-Al改性膨润土材料，升温，边搅拌边通入氮气0.5h，将0.2份引发剂(n过硫酸铵:n亚硫酸氢钠=1.2:1)配成溶液，慢慢交替加入反应釜中，滴加时间为0.5h，滴加完毕后在40~50℃保温4h，出料，冷却，烘干，粉碎，加入65份聚合氯化铝混合均匀得到水处理高效聚合物絮凝剂。
上述复合Cr-Al改性膨润土材料制备方法如下：
1)用质量浓度为4%的碳酸钠水溶液将200份浓度为0.2mol/l的六偏磷酸钠水溶液的pH值调节至7.0，将上述六偏磷酸钠水溶液与50份膨润土混合，在60℃下恒温搅拌0.5h后保温静置1.5h，使固体沉积于底层，取上层液体于105℃下烘干，将烘干后的膨润土进行粉碎，过200目筛得到纯化膨润土;
2)取8份氯化铬和4份氯化铝配制60份浓度为0.2mol/l氯化铬和氯化铝的混合溶液，将30份浓度为0.4mol/lNaOH溶液逐滴滴入混合溶液，在80℃下恒温老化24h，充分反应后取底部沉淀物于50℃水浴下搅拌晶化24h，将得到的浆料过滤水洗至中性与上述纯化膨润土混合均匀进行捏合制成直径为2~3mm圆形前体，将其装入至内径为1/2英寸、长30cm的蒙乃尔材质管式反应器，通入氮气在200~300℃下焙烧4h，氮气空速为180~200h-1，降温至140~180℃后将官式反应器密闭，抽真空并通入氟气，活化12h制得复合Cr-Al改性膨润土材料。
实施例2
与实施例1完全相同，不同在于：加入90重量份丙烯酰胺、10份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
实施例3
与实施例1完全相同，不同在于：加入80重量份丙烯酰胺、20份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
实施例4
与实施例1完全相同，不同在于：加入75重量份丙烯酰胺、25份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
实施例5
与实施例1完全相同，不同在于：加入70重量份丙烯酰胺、30份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
实施例6
与实施例1完全相同，不同在于：加入65重量份丙烯酰胺、35份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
实施例7
与实施例1完全相同，不同在于：加入60重量份丙烯酰胺、40份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
实施例8
与实施例1完全相同，不同在于：加入55重量份丙烯酰胺、45份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
实施例9
与实施例1完全相同，不同在于：加入50重量份丙烯酰胺、50份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
对比例1
与实施例1完全相同，不同在于：只是不加入引发助剂复合Cr-Al改性膨润土材料。
对比例2
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备引发助剂时不加入氯化铝。
对比例3
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备引发助剂时氯化铬和氯化铝离子摩尔比为1:1。
对比例4
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备引发助剂时不通入氟气。
对比例5
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备聚合物絮凝剂时n过硫酸铵:n亚硫酸氢钠=1:1。
对比例6
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备聚合物絮凝剂时将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵替换为二甲基二烯丙基氯化铵。
按下述方法对本发明实施例1~9与对比例1~6制备的聚合物絮凝剂进行性能测试：
聚合物絮凝剂性能评价实验
取1L污水处理厂待处理污水平行样15份，加入0.8g本发明制备的絮凝剂，搅拌20min后静置2h，测定COD、BOD、SS去除率，测试结果见下表。
聚合物絮凝剂性能评价结果
由上表可知，当丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵质量比为8.5:1.5时制备的絮凝剂COD去除率达到91.9%，BOD去除率达76.5%，SS去除率达83.8%，絮凝效果最好，随着丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵质量比增加或减少，絮凝剂COD去除率、BOD去除率、SS去除率都会降低。另外对比例1~4说明该复合Cr-Al改性膨润土材料的加入和配方的配比对絮凝剂絮凝性能影响较大，对比例5~6说明制备絮凝剂时原料和合成条件的选择对絮凝剂性能有突出影响。
