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无机有机复合混凝剂

  • 混凝沉淀法具有经济高效、工艺简单和操作方便的优点,被广泛应用于水和废水处理中。无论是城市与工业给水处理,还是城市与工业废水处理,都将混凝沉淀作为工艺流程中不可缺少的技术环节。而混凝处理效果的好坏在很大程度上取决于混凝剂的品质。混
    凝剂属于高附加值和高科技含量的水处理药剂,它在很大程度上决定着水处理技术的创新发展、工艺流程的简化、运行费用的高低以及水质净化质量的优劣。因此,研制和开发经济、安全和高效的混凝剂始终是水处理环保技术领域中重点发展的支柱产业。
  • 目前,无机和有机高分子混凝剂被广泛应用于国内外的给水处理、废水处理和污泥脱水处理中。
    聚合氯化铝铁(PAFC)是一种无机复合絮凝剂,兼有聚铝和聚铁的特点,既克服了铝盐生成的矾花轻、低温低浊净水效果差的缺点,又克服了铁盐色度高、设备管道腐蚀的缺点。具有无毒、反应速度快、形成絮体大而紧密、沉降速度快、适用pH范围宽、投药量少及混凝效果好等优点,成为近年来水处理剂研究的热点。但是与有机絮凝剂相比,分子量、粒度大小以及絮凝架桥能力都相差很多。二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)是一种高效无毒、水溶性好、分子量较高的有机阳离子高分子絮凝剂,其具有较高的电荷密度,电中和能力强,可以使悬浮的胶体颗粒脱稳絮凝,其线性结构可很好地发挥吸附架桥作用,且其价格低廉,并具有杀菌性能,在国内外被广泛应用于工业废水(包括石油开采、造纸、采矿、纺织印染和日用化工等废水)以及生活污水和饮用水等数以处理领域,国外已实现了规模化的工业生产。
  • 为了克服现有絮凝剂技术存在的不足,一种聚合氯化铝铁-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物无机有机复合絮凝剂的制备方法,制备出一种絮凝效果好、性能稳定的复合型絮凝剂。
    聚合氯化铝铁-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物无机有机复合絮凝剂的制备方法,步骤如下:
    (1)取一定量的AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O固体置于烧杯中,加蒸馏水,使溶解,混合均匀;加入Na2CO3溶液将碱化度调50-65%,反应过程中加入蒸馏水并搅拌得红棕色液体,红棕色液体中AlCl3浓度为10.2-10.6wt%,FeCl3浓度为6.4-6.8wt%,并加入Na2HPO4·12H2O粉末作为稳定剂,得聚合氯化铝铁溶液:
    (2)取固含量为40.5-40.7%的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物,按1:10-20的质量比与步骤(1)的氯化铝铁溶液混合,在常温条件下搅拌反应4h-6h,得聚合氯化铝铁-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物无机有机复合絮凝剂(PAFC-PDMDAAC)。
    根据,步骤(1)中稳定剂Na2HPO4·12H2O粉末占AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O固体总量的质量百分比为10.5-11.2%。
    该PAFC-PDMDAAC产品中含Fe203、Al2O3、PDMDAAC的质量百分比分别为5.0%-5.5%、8.0%-8.6%、0.9%-2.0%。
    二甲基二烯丙基氯化铵均聚物可按以下方法制备:以二甲基二烯丙基氯化铵为原料,加蒸馏水稀释至重量百分浓度为55%-57%,通N2 20分钟-40分钟,加入二甲基二烯丙基氯化铵用量2-4wt%的引发剂过硫酸钾或过硫酸铵,40℃-50℃恒温聚合4-6小时得二甲基二烯丙基氯化铵聚合物。
  • 聚合氯化铝铁-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物无机有机复合絮凝剂,外观为红棕色透明液体,无沉淀,含Fe2O3、Al2O3的质量百分比分别为5.0%-5.5%、8.0%-8.6%,含PDMDAAC的重量百分比0.9%-2.0%,密度(20℃测)1.2-1.3,碱化度50-65%。配成1wt%水溶
    液的pH为3.0-3.6。制备得到的无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC作为一种高效的水处理药剂,可广泛应用于给水、废水处理,造纸、石油开采、纺织印染、采矿、日用化工等领域。
  • 无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC与现有技术相比具有如下优良效果:无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,是以AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O、PDMDAAC为原料,采用在PAFC体系中加入PDHDAAC的方法制备而成。该絮凝剂综合了PDMDAAC分子量高、电中和能力和吸附架桥能力强、适用范围广、絮凝效果好、产生的污泥量少,以及PAFC反应速度快、形成絮体大、沉降速度快、适用pH范围宽及混凝效果好等优点。PAFC体系中由于阳离子高分子聚合物PDMDAAC的加入,使PAFC-PDMDAAC的电位有所提高,电中和作用增强,在混凝处理废水时呈现出较好的混凝效果。
    以AlCl·6H2O、FeCl3·6H2O、PDMDAAC为主要生产原料,制备得到的无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,具有生产工艺简捷,产品稳定性好,絮凝效果好等特点,可广泛适用于给水、废水处理,造纸、石油开采、纺织印染、采矿、日用化工等领域,并有良好的水处理效果。
  • 下面结合实施例和应用例对本发明做进一步说明,但不限于此。实施例中二甲基二烯丙基氯化铵均聚物固含量为40.6wt%。
    取一定量AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O固体于烧杯中,配制成溶液,在搅拌的条件下加入Na2CO3液将碱化度调至51%,其中Fe2O3、 Al2O3的浓度分别为6.48%、10.32%,加入Na2HPO4·12H2O稳定剂,以AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O总量计稳定剂质量百分比为10.7%,得聚合氯化铝铁溶液(PAFC)。按质量比为20:1取PAFC和PDMDAAC产品,在常温条件下搅拌反应4h,制得无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,所得产品以No.1表示。
    无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,外观为红棕色液体,含Fe2O3、Al2O3的重量百分比分别为5.14%、8.19%,含PDMDAAC(固含量为40.6%)的质量百分比0.98%,密度(20℃)1.26,碱化度51%,配成1wt%水溶液的pH为3.3。
  • 例2:取一定量AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O固体于烧杯中,配制成溶液,在搅拌的条件下加入Na2CO3液将碱化度调至50%,其中Fe2O3、Al2O3的浓度分别为6.48%、10.32%,加入Na2HPO4·12H2O稳定剂(其质量百分比为10.8%,以AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O总量计),得聚合氯化铝铁溶液(PAFC产品)。按质量比为10:1取PAFC和PDMDAAC混合,在常温条件下搅拌反应5h,制得无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,所得产品以No.2表示。
    无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,外观为红棕色液体,含Fe2O3、Al2O3的重量百分比分别为5.06%、8.07%,含PDMDAAC(固含量为40.6%)的重量百分比1.92%,密度(20℃)1.28,碱化度50%。配成1wt%水溶液的pH为3.5。
  • 例3:取一定量AlCl3·6H2O和FeC13·6H2O固体于烧杯中,配制成溶液,在搅拌的条件下加入Na2CO3液将碱化度调至61%,其中Fe2O3、Al2O3的浓度分别为6.5%、10.4%,加入Na2HPO4·12H2O稳定剂(其质量百分比为10.7%,以AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O总量计),制得聚合氯化铝铁溶液(PAFC)。按质量比为20:1取PAFC和PDMDAAC混合,在常温条件下搅拌反应5h,制得无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,所得产品以No.3表示。
    无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC,外观为红棕色液体,含Fe2O3、A12O3的重量百分比分别为5.24%,8.39%,含PDMDAAC(固含量为40.6%)的重量百分比0.99%,密度(20℃)1.24,碱化度61%,配成1wt%水溶液的pH为3.1。
  • 将以上实施例1-3的No.1-3无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC产品用于高岭土-腐植酸悬浊液中有机物的混凝处理,同时与PAFC、PDMDAAC作对比。原水腐植酸浓度为10mg/L,DOC浓度为3.25±0.30mg/L,UV254为0.1355±0.0050,浊度为15.0±0.50NTU,
    pH值8.5±0.10。处理结果列于表。
    PAFC-PDMDAAC对高岭土-腐植酸悬浊液中有机物的去除效果
    产品编号No 不同投加量下,对有机物的去除率(%)
    2mg/L 4mg/L 6mg/L 9mg/L 12mg/L
    DOC UV254 DOC UV254 DOC UV254 DOC UV254 DOC UV254
    1 10.32 46.65 11.98 5.56 16.43 57.48 19.41 59.82 22.90 69.38
    2 19.65 47.01 22.34 58.17 25.47 56.18 25.64 63.75 26.45 70.92
    3 10.96 54.55 12.07 61.36 16.92 65.91 19.79 70.68 23.76 71.97
    PAFC 9.36 36.67 10.20 55.55 15.04 55.04 18.12 56.83 20.10 65.83
    PDMDAAC 6.95 24.65 5.54 52.34 4.76 53.65 4.31 52.56 3.91 50.34
    从以上处理结果可见,无机有机复合絮凝剂PAFC-PDMDAAC对高岭土-腐植酸悬浊液中DOC和UV254的去除率明显优于PAFC及PDMDAAC絮凝剂。
    从以上处理结果可见,PAFC-PDMDAAC无机有机复合絮凝剂适用的pH值范围明显宽于PAFC絮凝剂。
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