申请日2012.02.07
公开(公告)日2012.07.04
IPC分类号C02F1/52; C02F1/44; C02F9/04; C02F1/56
摘要
本发明涉及一种铁盐-海藻酸钠组合型膜前水处理剂及其制备与应用。组合型膜前水处理剂原料质量份组成为海藻酸钠1份、铁盐混凝剂以铁的质量计1～50份;分别配置成溶液，先后加入待处理水中。铁盐混凝剂溶液、海藻酸钠溶液间隔30-50秒先后投加使用。本发明组合型膜前水处理剂综合了海藻酸钠分子量高、对胶体物质的吸附架桥能力强以及无机铁盐混凝剂混凝效果好、超滤效果好及应用范围广的优点，应用于水处理领域具有生产工艺简捷，适用范围广的优势。
权利要求书
1.一种组合型膜前水处理剂，其特征在于原料质量份组成如下：
海藻酸钠1份，铁盐混凝剂以铁的质量计1～50份;
所述的海藻酸钠配制成浓度为0.1～0.2g/L的溶液使用，该海藻酸钠溶液是将海藻酸 钠置于软化水中，在磁力搅拌下先溶胀再溶解制得;
所述铁盐混凝剂置于软化水中配成Fe(III)质量百分含量为0.5g/L的溶液使用;
所述铁盐混凝剂为三价铁盐混凝剂，选自氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铁(PFC)或聚合 硫酸铁(PFS)。
2.如权利要求1所述组合型膜前水处理剂，其特征在于原料质量份组成如下：
海藻酸钠1份，铁盐混凝剂以铁的质量计3～20份。
3.如权利要求1所述组合型膜前水处理剂，其特征在于所述的聚合氯化铁或聚合硫酸 铁中Fe(III)质量百分含量为5%～15%，所述的聚合氯化铁或聚合硫酸铁的碱化度0.5～1.5， pH为0.3～0.7，分子量为1000Da～50000Da。
4.权利要求1所述组合型膜前水处理剂的制备方法，步骤如下：
(1)将海藻酸钠置于60-65℃的软化水中，先溶胀5～15分钟，再进行磁力搅拌，200-400 转/秒搅拌时间25～30分钟，使海藻酸钠完全溶解，配成0.1～0.2g/L的海藻酸钠溶液， 于4℃贮存备用;
(2)取铁盐混凝剂在室温下置于软化水中，配成Fe(III)质量百分含量为0.5g/L的 溶液;
(3)使用前，按海藻酸钠1份、铁盐混凝剂以铁的质量计1～50份的配比取步骤(2) 的铁盐混凝剂溶液、步骤(1)的海藻酸钠溶液，分别加入待处理水中。
5.权利要求1～3任一项所述组合型膜前水处理剂的应用，用于给水、废水处理，石 油开采、造纸、采矿、日用化工的水处理;应用方法为：按铁盐混凝剂溶液、海藻酸钠溶 液间隔30-50秒的顺序先后投入待处理水中，海藻酸钠溶液加入待处理水中后处理20～30 分钟即可。
说明书
铁盐-海藻酸钠组合型膜前水处理剂及其制备与应用
技术领域
本发明涉及铁盐-海藻酸钠组合的膜前水处理剂及其应用，属于环境化学水处理剂技术 领域。
背景技术
近年来，由于水资源的短缺、水环境的恶化、饮用水标准的提高以及传统饮用水处理 工艺的局限性，开发新的饮用水安全保障技术以改造或代替传统处理技术已经成为市政供 水行业面临的重要课题。膜技术被称为21世纪的水处理技术，其在技术、经济、运行管理 等方面相对于传统工艺都有一定的优势，以超滤为核心技术的组合工艺被称为第三代城市 饮用水净化工艺。超滤技术的核心是超滤膜，其主要以物理截留作用来去除水体中的污染 物。与常规工艺比较，超滤膜工艺具有以下优点：①去浊率高，出水水质稳定可靠，其出 水浊度稳定可在0.1NTU以下，对颗粒物质的去除率可达99.9%以上;②能有效去除病 原微生物，超滤工艺能有效去除水中贾第虫、隐孢子虫、细菌等病原微生物和病原病毒; ③水厂占地面积小。尽管超滤技术具有众多优点，但是膜污染成为制约其广泛应用及发展 的主要因素。膜污染可以导致水通量的持续下降，而且膜的不可逆污染难以水力清洗恢复， 使得膜使用寿命缩短，这将增加膜的维护成本、提高制水成本。因此，膜工艺在实际使用 时，往往与其他水处理工艺联合使用。
为了提高超滤对水中污染物的去除效果，减轻超滤膜污染，增大超滤膜通量，通常采 用各种预处理方式来改变水中污染物的表面性质和存在形态，如混凝、砂率、投加粉末活 性炭或PAC等。在众多预处理工艺中，混凝预处理由于简便、易行，与超滤组合去除水中 污染物的众多优势而备受关注。有研究表示采用混凝-超滤组合工艺可减少进入超滤膜孔的 污染物量，改善超滤膜表面沉积层的性质，从而减轻污染物在超滤膜表面的吸附沉积，增 大超滤膜渗透通量，可有效的降低滤饼层阻力和浓差极化阻力，改善周期物理清洗效果。
铁盐混凝剂广泛应用于水的净化处理和污水的脱泥处理等行业，具有除浊脱色能力强， 对悬浮物去除率高等优点。研究表明，在混凝剂的选择上，铁盐具有较多优点。由于铁盐 的酸化能力比铝盐强，混凝时pH值比铝盐低，从而提高了混凝剂水解产物的正电荷密度， 减少混凝剂需求量，有利于有机物吸附到金属氢氧化物上，其次，铁盐水解产生的氢氧化 铁量大大高于铝盐水解所产生的氢氧化铝，且铝盐混凝剂存在毒性的问题，在有些场合净 水效果不是很理想。铁盐混凝剂存在成本高，腐蚀性大，有机混凝剂因其水解或降解产生 有毒物质而使应用受限。基于无机、有机混凝剂作用效果间的互补性，无机-有机混凝剂成 为关注的焦点。
海藻酸钠(SA)又称藻酸钠、海草酸钠、褐藻胶，分子式为(C6H7Na)n，是一种从褐藻 类的海带或马尾藻中提取的聚阴离子多糖(海藻酸)的钠盐。自1883年由海带中发现海藻 酸钠，1929年开始在美国应用于工业生产，1944年应用于食品工业，1983年经美国食品 与药品管理局(FDA)批准直接作为食品的成分用于医药工业。海藻酸钠具有增稠性好、成 膜性好、凝胶强度高、成丝性好等优点。海藻酸钠广泛应用于食品、医学工程、涂膜保鲜 和重金属的污染等方面，海藻酸钠与无机盐混凝剂用于水处理的专利至今未见报道。
CN101913714A公开了一种反渗透水处理剂及其制备方法，该反渗透水处理剂配方由以 下组份组成：两种有机膦酸化合物的混合物10～40%，聚丙烯酸和/或其钠盐1～10%，水 解聚马来酸酐2～9%，磺酸共聚物2～20%，十二烷基二甲基苄基氯化铵0.1～3%，其余为 水。本发明产品用于反渗透水处理系统时，能防止CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2、BaSO4、SrSO4等垢以及氢氧化铁、锌盐在反渗透膜上的沉积，延长反渗透膜的化学清洗周期及其使用寿命。
发明内容
为了弥补现有技术存在的不足，本发明主提供一种铁盐-海藻酸钠组合型膜前水处理剂 及其制备与应用。该膜前水处理剂能增强混凝效果，提高后续工序中的膜通量、降低膜污 染。
本发明的技术方案如下：
一种组合型膜前水处理剂，原料质量份组成如下：
海藻酸钠1份，铁盐混凝剂以铁的质量计1～50份;
所述的海藻酸钠配制成浓度为0.1～0.2g/L的溶液使用，该海藻酸钠溶液是将海藻酸 钠置于软化水中，在磁力搅拌下先溶胀再溶解制得;
所述铁盐混凝剂置于软化水中配成Fe(III)质量百分含量为0.5g/L的溶液使用。
所述铁盐混凝剂为三价铁盐混凝剂，选自氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铁(PFC)或聚合 硫酸铁(PFS)。
优选的，所述的聚合氯化铁或聚合硫酸铁中Fe(III)质量百分含量为5%～15%，所述的 聚合氯化铁或聚合硫酸铁的碱化度0.5～1.5，pH为0.3～0.7，分子量为1000Da～50000Da。
根据本发明优选的，组合型膜前水处理剂原料质量份组成如下：
海藻酸钠1份，铁盐混凝剂以铁的质量计3～20份。
根据本发明，一种铁盐-海藻酸钠组合型膜前水处理剂的制备方法，步骤如下：
(1)将海藻酸钠置于60-65℃的软化水中，先溶胀5～15分钟，再进行磁力搅拌，200-400 转/秒搅拌时间25～30分钟，使海藻酸钠完全溶解，配成0.1～0.2g/L的海藻酸钠溶液， 于4℃贮存备用。
(2)取铁盐混凝剂在室温下置于软化水中，配成Fe(III)质量百分含量为0.5g/L的 溶液。
(3)使用前，按海藻酸钠1份、铁盐混凝剂以铁的质量计1～50份的配比取步骤(2) 的铁盐混凝剂溶液、步骤(1)的海藻酸钠溶液，分别加入待处理水中。
本发明的铁盐-海藻酸钠组合型膜前水处理剂的应用，用于给水、废水处理，石油开采、 造纸、采矿、日用化工的水处理。应用方法为：按铁盐混凝剂溶液、海藻酸钠溶液间隔30-50 秒的顺序先后投入待处理水中，海藻酸钠溶液加入待处理水中后处理20～30分钟即可。然 后再继续后续的超滤膜处理工艺。
根据本发明的铁盐-海藻酸钠组合型膜前水处理剂的应用，与传统混凝工艺相比，海藻 酸钠溶液加入待处理水中处理20～30分钟，可明显增大混凝絮体，明显增强絮体强度，提 高水处理效果，减轻超滤膜污染，增大超滤膜通量。
本发明的膜前水处理剂由氯化铁或聚合氯化铁(碱化度=0.5)和海藻酸钠组成。海藻 酸钠本身带有负电荷，Zeta电位在-60mV±3mV，pH为7.73-7.86的无色透明粘稠液体。 海藻酸钠的主要成分为多糖类物质，含有羧基分别以-COO-和COOH的形式存在。根据现有 技术制备。
海藻酸钠是一种高分子阴离子型絮凝剂，它含有多种有机官能团，其中具有代表性的 官能团是羧基和羟基等，能够与铁盐混凝剂的吸附架桥作用形成协同作用，增强其吸附卷 扫的作用，因为当采用铁盐与海藻酸钠复配时，海藻酸钠的线型高分子结构可以穿过水膜， 通过所含有的官能团，在颗粒与颗粒之间吸附架桥。本发明综合了海藻酸钠分子量高、对 胶体物质的吸附架桥能力强以及无机铁盐混凝剂混凝效果好、超滤效果好及应用范围广等 优点，提供一种铁盐-海藻酸钠组合型膜前水处理剂，应用于水处理领域具有生产工艺简捷、 经济，适用范围广的优势。
本发明与现有技术相比具有如下优良效果：
1、本发明与单独使用无机铁盐混凝剂处理效果相比，投加海藻酸钠有助凝作用，在地 表水处理中，去除有机物效果在更宽泛的范围内均得到了明显的改善;
2、本发明与单独使用铁盐混凝剂处理效果相比，添加海藻酸钠后所形成的絮体明显增 大，沉降性能显著提高，有效缩短了运行周期;
3、本发明与聚丙烯酰胺等人工合成有机高分子相比，海藻酸钠作为马尾藻的提取物质 具有安全无毒，易生物降解，无二次污染的优点;
4、本发明膜前水处理剂通过铁盐混凝剂与海藻酸钠复配使用后，能增强混凝的效果， 对后续的膜工艺起到提高膜通量、减轻膜污染的效果。
