申请日2014.11.13
公开(公告)日2015.03.04
IPC分类号C02F5/10; C02F5/14
摘要
本发明提供一种水处理药剂，主要包括聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸、聚磷酸盐、有机膦酸盐和磺酸盐共聚物，药剂中各组分的重量百分比是聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物12-16%、聚丙烯酸8-12%、聚磷酸盐25-35%、有机膦酸盐5-10%、磺酸盐共聚物40-45%。本发明的水处理药剂具有高效率、低成本、适应面广、无腐蚀、无毒性的性能，不仅能去除污水中的重金属，同时能对重金属之外的其它污染物起到良好的去除作用。
权利要求书
1.一种水处理药剂，其特征在于，主要包括聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸、聚磷酸盐、有机膦酸盐和磺酸盐共聚物，药剂中各组分的重量百分比是聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物12-16%、聚丙烯酸8-12%、聚磷酸盐25-35%、有机膦酸盐5-10%、磺酸盐共聚物40-45%。
2.根据权利要求1所述的一种水处理药剂，其特征在于，药剂中各组分的重量百分比如下：聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物14-15%，聚丙烯酸9-11%、聚磷酸盐24-34%、有机膦酸盐6-9%、磺酸盐共聚物41-44%。
3.根据权利要求1所述的一种水处理药剂，其特征在于，药剂中各组分的重量百分比如下：聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物13%，聚丙烯酸10%、聚磷酸盐29%、有机膦酸盐8%、磺酸盐共聚物40%。
4.根据权利要求1所述的一种水处理药剂，其特征在于，所述聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物为聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化钠。
5.根据权利要求1所述的一种水处理药剂，其特征在于，所述有机膦酸盐为有机膦酸钠。
说明书
一种水处理药剂
技术领域
本发明属于水处理的技术领域，具体而言涉及一种用于处理污水的水处理药剂。
背景技术
污水处理技术对节水、节能等问题具有十分重要的作用，但同时污水处理药剂的使用过程中也给环境造成一定的影响。在冷却水系统中，水温高于环境温度的各种场合下，碳酸钙等无机盐的结垢会带来严重的后果。近年来，在水处理领域中，应用碱性、不调节pH 值的水处理技术日益增长，其中添加缓蚀阻垢药剂，低磷、无磷配方的的应用越来越广泛，无磷的绿色水处理药剂已成为国内外水处理剂研究方面的热点课题。科学利用水处理药剂可有效防腐蚀和防止结垢，从而提高设备及水的利用率而达到节约水源和能源的目的。
此外，在各种水系统中，不可避免地存在各种污染源，特别是一些微生物如菌藻，可大规模繁殖蔓延，严重破坏水质，并且对存储水系统的容器产生极大的腐蚀破坏作用。
当前，环境保护已成为世界关注的问题，工业污水的排放要求严格，国家采取了相应的强制措施，寻求一种有效的污水处理剂，能够使污水处理后能达到污水排放要求，是众多企业急需解决的难题。
化学沉淀法在污水处理中广泛被采用，它是向废水中投加某些化学药剂使之与废水中污染物发生化学反应，形成难溶的固体生成物，然后进行固液分离，从而除去水中污染物的一种方法。目前在一些行业，如煤泥水、油田含油废水、印染废水、造纸废水等所采用的药剂，处理效果差、沉降速度慢，药剂费偏高，有些企业还造成设备严重腐蚀。
煤矿在生产中，产生大量的煤泥水，如不对这些水及时加以处理就会造成严重污染。现有的煤泥水处理方法多采用加药剂处理，向煤泥水中加聚合氯化铝或氯化钙与聚丙烯酰胺联用，沉淀治理。由于大量引入了氯离子，因而导致设备严重腐蚀。
油田采油厂采出水是随原油一起从油层开采出来，废水中不仅携带有原油，在高温高压的油层中还流进了地层中的各种盐类和气体，在采油过程中，又从地层中携带出许多悬浮固体，因此，油田采出水的特点是不仅COD 和油含量高，而且温度高，矿化度高。现在多采用加药沉淀过滤法处理，加药多为聚合铝，普遍存在问题是处理效果不好。
在申请号为201010591583.1的专利中，公开了一种污水处理剂，使用该处理剂处理工业废水，它包括沸石粉、膨润土，盐酸，硫酸铁，硫酸镁，高岭土;各组份之间的重量比为：1 ：0.2-0.4 ：1 ：0.05-1 ：0.3-0.4 ;沸石粉与膨润土的重量比为0.7-1-0.3-1。
并且还公开了一种污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述比例称取沸石粉、膨润土，盐酸，硫酸铁，硫酸镁，高岭土;
(2)将沸石粉放入高温炉中500-600 度焙烧，20 分钟，冷却至100 左右;
(3)将高温焙烧的沸石粉与膨润土，硫酸铁，硫酸镁，高岭土放入反应釜中混合搅拌均匀。
在申请号201110355989.4的专利中，废水处理药剂为Al-Fe-Mg 复合药剂，其中Al3+ 占30 ～ 40%，Fe3+ 占20 ～30%，Mg2+ 占30 ～ 40%，还有少量的Mn2+ 和锌钡白，Mn2+ 可以用MnS04，占5% ;锌钡白占5%，Al3+可以用硫酸铝[Al2(SO4)3] 加入;Fe3+ 可以用[Fe2(S04)3] 加入;Mg2+ 可以用硫酸镁(MgSO4) 加入;锌钡白是硫化锌和硫酸钡的混合物，分子式为：ZnS+BaS04，比例为3:7。
配制方法是采用一般方法均匀混合而成。在室温下搅拌均匀(约15 分钟)全部溶解即可使用。使用温度在5℃～ 50℃。
处理污水的基本原理是将污水中的胶体破坏掉。污水中含有大量的悬浮物、乳化物等呈胶体状态存在。使用本发明的药剂可把污水中胶体表面电荷中和掉，从而破坏胶体悬浮物和乳化物等，使悬浮物快速沉淀。
该废水处理药剂适用于煤泥水、含油污水、印染废水、造纸废水、化工和城市污水等。污水中加入该药剂后，悬浮物立刻絮凝，生成的矾花大，沉淀快速，效率高，絮团强度高，疏水性能好，利于压滤。压滤后的滤饼含水率低，质量好。处理每立方污水该药剂的药剂费用仅为其他药剂费的百分之六十左右。
该药剂处理后溶液的pH 值在6.5 ～ 8.5 近似于中性，不含Cl- 离子，当处理水回用后，能有效地保护水体系中的钢结构，使其免遭腐蚀，因此每年可以减少大量的设备维修费。该废水处理药剂纯度高、无杂质、无粉尘，水溶液清澈透明。该药剂无毒性，对操作工人无影响，处理后水无二次污染等问题。
现有的水处理技术对工业废水中的重金属等有害物质进行了处理，而对于废水中除了重金属以外的有害物质并不能达到一个良好的除去效果，尤其是处理工业循环用水时存难以除尽有害物质的问题。现有废水处理中所用药剂还存在处理效果差、沉降速度慢、成本高，设备严重腐蚀等问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种高效率、低成本、适应面广、无腐蚀、无毒性的废水处理药剂。
为实现上述目的，本发明提供了一种水处理药剂，主要包括聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸、聚磷酸盐、有机膦酸盐和磺酸盐共聚物，药剂中各组分的重量百分比是聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物12-16%、聚丙烯酸8-12%、聚磷酸盐25-35%、有机膦酸盐5-10%、磺酸盐共聚物40-45%。
作为优选的，药剂中各组分的重量百分比如下：聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物14-15%，聚丙烯酸9-11%、聚磷酸盐24-34%、有机膦酸盐6-9%、磺酸盐共聚物41-44%。
作为优选的，药剂中各组分的重量百分比如下：聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物13%，聚丙烯酸10%、聚磷酸盐29%、有机膦酸盐8%、磺酸盐共聚物40%。
作为优选的，所述聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物为聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化钠。
作为优选的，所述有机膦酸盐为有机膦酸钠。
本发明的有益效果是：
聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物是一种大分子的膦酸盐阻垢剂，具有一定的分散能力，其用于循环冷却水系统效果极佳，并且在污水中比较稳定，一般不会被氧化性杀生剂降解。而将聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物与聚丙烯酸和磺酸盐共聚物配合使用时，可以进一步提高其阻垢性能。
本发明中的聚丙烯酸为低分子量聚电解质，具有良好的螯合性能。对磷酸钙与水合氧化铁有优良的分散性能。在使用时，也需加入缓蚀剂，以防止对铜的腐蚀。在水处理中用作碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡的阻垢剂，以及水中悬浮物质的分散剂。可用于冷却水和锅炉水的处理中。也可用于造纸工业和采矿工业的液体的蒸发浓缩中，以防结垢。
将本发明所得成品按1：600比例加入需要处理的水体中，在实际水体处理中已进行初步应用，取得良好的效果。应用本发明的成品后，对于废水中除了重金属以外的有害物质能达到一个良好的除去效果，尤其是处理工业循环用水时存难以除尽有害物质的问题。效果如下：有效去除重金属达85%以上，COD去除率达到90%以上，BOD除去率高达92%以上。
本发明的水处理药剂具有高效率、低成本、适应面广、无腐蚀、无毒性的性能，不仅能去除污水中的重金属，同时能对重金属之外的其它污染物起到良好的去除作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中的聚丙烯酸为低分子量聚电解质，具有良好的螯合性能。对磷酸钙与水合氧化铁有优良的分散性能。在使用时，也需加入缓蚀剂，以防止对铜的腐蚀。在水处理中用作碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡的阻垢剂，以及水中悬浮物质的分散剂。可用于冷却水和锅炉水的处理中。也可用于造纸工业和采矿工业的液体的蒸发浓缩中，以防结垢。
聚丙烯钠在水溶液中羧基官能团发生部分电离，因而具有导电性，称其为聚电解质。聚丙烯酸中的羧酸根对钙离子、镁离子等离子具有螯合作用，因而产生阻垢性能。聚丙烯酸电解质还能对泥土、腐蚀产物等无定形物具有分散作用、是一种分散剂。
对于一般水质情况，本品单独用量一般在2-15mg/L。由于在冷却水系统中，聚丙烯酸表现出很明显的溶限效应，因此投加剂量的大小是重要的工艺条件。投加量过少，不起阻垢作用，投加剂量过大，会造成不必要的浪费。对相对分子质量1000到5000的聚丙烯酸来说，应用质量浓度范围是0.1-20mg/L。但到底多少质量浓度更为合适，除了相对分子量大小的影响外，还和所处理水的各种介质条件、工艺条件有关。但对一定的分子质量大小的聚丙烯酸来说，在一定的水质条件和工艺条件下，总存在着一个更合适的质量浓度范围，有时这个范围要通过一定的试验摸索才能得到。可以作为钼系、钨系、磷系和膦系配方中的一种阻垢分散剂组分。
用于水处理剂的聚丙烯酸相对分子质量一般在2500-5000，在此范围内，分子量宽窄对其阻碳酸钙性能影响不大。当相对分子质量比较低时，本品的作用主要为阻垢，使水中致垢盐类不沉淀出来;当相对分子质量比较高时，本品的作用主要为分散，使已经沉淀出的致垢盐类不粘附于容器壁或管道壁上。为了使本品同时发挥这两种作用，在水处理中，可将两种分子量的聚丙烯酸掺合着使用。
由于聚丙烯酸为阴离子聚合电解质，忌与阳离子聚合电解质配伍。因此，在循环冷却水的杀菌、灭藻过程中，当用属于阳离子聚合电解质类物质的洁尔灭这种非氧化性杀菌剂对系统进行冲击性投加处理时，必须减少或最好是停止使用聚丙烯酸。由于聚丙烯酸的碱金属盐类在水中的溶解度比较高，贮存稳定性也更好，故常将其中和成盐类备用，中和过程通常在制得聚丙烯酸溶液后进行。
实施例1
水处理药剂，主要包括聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸、聚磷酸盐、有机膦酸盐和磺酸盐共聚物，药剂中各组分的重量百分比是聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物12%、聚丙烯酸8%、聚磷酸盐35%、有机膦酸盐5%、磺酸盐共聚物40%。
水处理药剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按重量比例取原料：聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物12份、聚丙烯酸8份、聚磷酸盐35份、有机膦酸盐5份、磺酸盐共聚物40份;
步骤二：将聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸以及水加入到反应釜中，进行充分搅拌;
步骤三：在75℃温度下加热1-1.5小时，使聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物和聚丙烯酸溶解为胶状;
步骤四：将步骤三中的胶状混合物冷却，边搅拌边加入聚磷酸盐和有机膦酸盐，同时升高温度至75℃，并在该温度下搅拌0.5小时;
步骤五：将步骤四中的混合物进行降温至20℃，同时进行边搅拌边加入磺酸盐共聚物，待磺酸盐共聚物加入完毕后，继续搅拌0.5小时;
步骤六：将步骤五中的混合物进行出料、冷却、干燥和粉碎，从而获得水处理药剂。
实施例2
水处理药剂，主要包括聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸、聚磷酸盐、有机膦酸盐和磺酸盐共聚物，药剂中各组分的重量百分比是聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物16%、聚丙烯酸8%、聚磷酸盐31%、有机膦酸盐5%、磺酸盐共聚物40%。
水处理药剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按重量比例取原料：聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物16份、聚丙烯酸8份、聚磷酸盐31份、有机膦酸盐5份、磺酸盐共聚物40份;
步骤二：将聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸以及水加入到反应釜中，进行充分搅拌;
步骤三：在85℃温度下加热1-1.5小时，使聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物和聚丙烯酸溶解为胶状;
步骤四：将步骤三中的胶状混合物冷却，边搅拌边加入聚磷酸盐和有机膦酸盐，同时升高温度至85℃，并在该温度下搅拌0.5小时;
步骤五：将步骤四中的混合物进行降温至25℃，同时进行边搅拌边加入磺酸盐共聚物，待磺酸盐共聚物加入完毕后，继续搅拌0.5小时;
步骤六：将步骤五中的混合物进行出料、冷却、干燥和粉碎，从而获得水处理药剂。
实施例3
水处理药剂，主要包括聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸、聚磷酸盐、有机膦酸盐和磺酸盐共聚物，药剂中各组分的重量百分比是聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物14%、聚丙烯酸10%、聚磷酸盐30%、有机膦酸盐6%、磺酸盐共聚物40%。
水处理药剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按重量比例取原料：聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物14份、聚丙烯酸10份、聚磷酸盐30份、有机膦酸盐6份、磺酸盐共聚物40份;
步骤二：将聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物、聚丙烯酸以及水加入到反应釜中，进行充分搅拌;
步骤三：在80℃温度下加热1-1.5小时，使聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物和聚丙烯酸溶解为胶状;
步骤四：将步骤三中的胶状混合物冷却，边搅拌边加入聚磷酸盐和有机膦酸盐，同时升高温度至80℃，并在该温度下搅拌0.5小时;
步骤五：将步骤四中的混合物进行降温至25℃，同时进行边搅拌边加入磺酸盐共聚物，待磺酸盐共聚物加入完毕后，继续搅拌0.5小时;
步骤六：将步骤五中的混合物进行出料、冷却、干燥和粉碎，从而获得水处理药剂。
作为优选的方式，上述的聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化物可以采用聚醚多氨基亚甲基膦酸盐-N-氧化钠。上述的有机膦酸盐可以采用有机膦酸钠。
分别针对处理前的废水和固液分离出的清水检测COD、BOD、和SS(水质中的悬浮物)，并检测总氮、总磷和氨氮含量，结果如下：
COD 和BOD 分别由初始的10000mg/L 和3590mg/L 下降到1100mg/L 和250mg/L，COD和BOD 去除率分别达到89% 和93% ;
SS 由初始的3386mg/L 下降到280mg/L，SS 去除率达92% ;
总氮含量由66.5mg/L 下降至22mg/L，总磷含量由11.1mg/L 下降至1.0mg/L，氨氮含量由15.6mg/L 下降至7.5mg/L。
表观效果测定：
处理前废水色度为2000 倍，处理后的清水色度小于36 倍;
相比于处理前废水，处理后的清水的恶臭气味明显减轻;
处理前废水色度为110 倍，处理后的清水色度下降到22倍;
处理前废水浊度为258NTU，处理后的清水浊度下降到36NTU。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
