聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂的应用

• 水处理用复合混凝剂领域，一种聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂及其制造方法与应用
  在城市用水和工业废水处理以及生产过程的固液分离中，混凝过程(混合、凝聚、絮凝)是应用最普遍的关键环节之一。其中，混凝剂的质量及使用效果是决定混凝工艺成败的一个最为重要的因素。
  现有的混凝剂一般包括硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等无机混凝剂和聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂。
  无机混凝剂一般都具有较强的吸附电中和能力，但其分子量相对较低，在混凝过程中实现胶体颗粒物间粘结架桥的能力有限，要获得理想的架桥絮凝效果往往需要投加大剂量的混凝剂，导致处理后水中残余铝或铁含量的增加，药剂费增加。阳离子型有机高分子一般都具有大的分子量和线型的长分子链结构，具有很强的颗粒物间架桥的能力，但受制造成本等的限制，阳离子高分子絮凝剂的电荷密度都不高，其电中和能力相对较弱，而且使用成本偏高。
  通常在混凝法水处理过程中，一般需要采取无机混凝剂与有机高分子絮凝剂复配使用，即要在两个或两个以上的加药点分别加入单独的无机混凝剂或有机高分子絮凝剂分别作用以达到高效混凝处理的目的。因此，需要的设备和构筑物较多，操作程序复杂，对水质水量变化较大的情况，操作及调整都比较困难。
• 鉴于上述原因，无机-有机复合型混凝剂既能充分发挥无机高分子的吸附电中和作用又能充分发挥有机高分子的粘结架桥作用，同时在混凝处理系统中只需要一次投加混凝剂就能达到高效混凝的目的，对节省设备和构筑物投资、简化操作、提高效率、易于调整等方面都比较有利，是一种很有前途的新型混凝剂。在现有技术中，无机混凝剂与阳离子有机高分子的复合混凝剂己有报道。专利号为00800622.9的中国发明专利;氯化铁和二烷基二烯丙基铵聚合物的新颖组合物及其制备方法”给出了混合商用级铁盐溶液与二甲 基二烯丙基氯化铵聚合物(P-DM)的方法，但此法由于铁盐强烈的水解倾向使得产品稳定性较差，同时铁盐的分子量较低，使得产品的应用效果不太理想。
• 在克服现有技术的缺点，提供一种原料易得、操作简单、水处理效率高、制造一种成本低的聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂。另一目的在于提供一种上述聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂的制备方法。再一目的在于提供一种上述聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂的应用。
  通过下述技术方案实现：本聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂的制备方法包括下列步骤----首先将聚合氯化铝 (PAC)固体溶解形成PAC溶液或直接采用PAC溶液，然后在搅拌及加热的条件下在PAC溶液中加入二甲基二烯丙基氯化铵聚合物(P-DM) 溶液， 熟化直至获得稳定的均相溶液。所述PAC溶液的制备具体为溶解固体PAC至浓度为0.1-20%，或直接采用浓度范围在0.1-20% 的PAC溶液；所述P-DM溶液的浓度为0.1-40%;前述比例为重量百分比。
  所述PAC固体中Al2O3含量为5-30%,盐基度为45-85%；所述PAC溶液中Al2O3含量为10％，盐基度为45-85%；前述比例为重量百分比。
  所述P-DM溶液可以是二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(PDM)溶液或二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物(PDA)溶液。
  所述搅拌的转速为100*1000r/m,所述加热的条件为控制温度在20-100℃。
  由上述方法制得的聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂广泛应用在各行业的工业废水及生活污水的混凝处理过程中；可适用于工矿企业、生活小区、部队营房和工厂医院等污水或废水的混凝处理，应用前景较广。
• 复合混凝剂处理污水的作用原理是：无机高分子混凝剂如PAC一般都具有较强的吸附电中和能力，但其分子量相对较低，在混凝过程中实现胶体颗粒物间粘结架桥的能力有限，阳离子型有机高分子一般都具有大的分子量和线型的长分子链结构，具有很强的颗粒物间架桥的能力，但其电中和能力相对较弱。本复合混凝剂通过控制复合混凝剂中无机与有机混凝剂的具体配比，优化无机高分子混凝剂PAC的强电中和作用和有机高分子P-DM的粘结架桥作用，从而达到污水的高效混凝处理。
  本复合混凝剂与现有混凝剂相比具有如下的优点：
  1）本复合混凝剂原料为市售常见的PAC及P-DM,来源易得；
  2）制造方法简单，易于实现工业化生产；
  3）与单纯使用PAC相比，本复合混凝剂处理效率高，去除速度快，PAC药剂投量减少10-70%,因此降低了水处理运行成本；与单纯使用P-DM相比，药剂单位成本降低15-80%；
  4）针对具体的污水处理场合，可进行系列化生产，处理量大，适用于酒楼食肆、生活小区和工厂医院等环境的污水处理及给水处理，应用范围广，经济效益好。
• 具体实施方式：下面结合实施例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
  实施例1
  用水溶解PAC固体（盐基度为55.1%,Al2O3含量为23.4%）,形成浓度为10%的PAC溶液；取1千克上述PAC溶液，控制温度在30℃,在转速为500r/m的条件下不停搅拌，同时将1千克10%的二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚物（PDA）溶液缓慢加入PAC溶液中； PDA 加入完毕后，继续在上述温度条件下搅拌60分钟后停止，形成的均相溶液在室温下放置熟化24小时以上即得到最后的聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂溶液。此时各组分的含量为：PAC为5%,PDA为5%,PAC：PDA=1:1；上述各比例为重量百分比。
  实施例2
  用水溶解PAC固体（盐基度为63.1%,Al2O3含量为13.1%）,形成浓度为20%的PAC溶液；取1千克上述PAC溶液，控制温度在50℃,在转速为1000r/m的条件下不停搅拌，同时将1千克10%的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物（PDM）溶液缓慢加入PAC溶液中；PDM加入完毕后，继续在上述温度条件下搅拌30分钟后停止，形成的均相溶液在室温下放置熟化24小时以上即得到最后的聚合氯化铝与二甲基二烯丙基氯化铵聚合物复合混凝剂溶液。此时各组分的含量为：PAC为10%,PDM为10%,PAC：PDM=1:1；上述各比例为重量百分比。
  将上述两实施例得到的复合混凝剂溶液用于对悬浊液及污水进行混凝处理，结果分别如表1及表2所示；其中表1示出的是对300mg/L 的高岭土悬浊液（pH值为7.2,温度为20℃）的混凝处理结果；表2示出的是对100mg/L的活性艳红K-2BP染料废水的混凝处理结果；由表1及表2可见，本复合混凝剂可有效地对污水及废水进行混凝处理，相对于仅采用PAC处理其去除速度快，处理效率更高。

  聚二甲基二烯丙基氯化钠和聚合氯化铝比较 表1

  	投药量PAC(mg/L)	原水浊度(NTU)	出水浊度(NTU)
  PAC	10.2	210	11.2
  复合混凝剂1#	10.2	210	4.3
  复合混凝剂2#	10.2	210	2.2

  聚二甲基二烯丙基氯化钠和聚合氯化铝比较 表2

  	投药量PAC(mg/L)	去除率%
  PAC	25.3	75
  复合混凝剂1#	25.3	84
  复合混凝剂2#	25.3	92