[发明专利]三元复合型絮凝剂及制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于饮用水与污水处理的絮凝剂，具体地说是一种三元复合型絮凝剂。本发明还涉及三元复合型絮凝剂的制备及其在给水净化，以及废水和污泥处理中的应用。

背景技术

水处理絮凝剂是水处理领域广泛使用的化学药剂。现有的絮凝剂包括无机絮凝剂、有机絮凝剂和无机-有机复合絮凝剂。杨惠森，章兴华、周丽芸，王雪枫、马凤云等的研究表明普通的无机絮凝剂对废水的浊度、SS、COD、金属离子等的去除率大，水处理面宽，对设备管路腐蚀性小等优点。但这种无机絮凝剂的使用量大，增加了企业的成本。谭正德、龙有前等的研究表明有机絮凝剂具有无毒、无污染、净水效果好、使用量小等优点，但是有机絮凝剂价位高，限制了其应用。无机-有机复合絮凝剂将无机聚合铝铁盐等絮凝剂引入阳离子有机高分子絮凝剂等新型絮凝剂中，制备出集无机、有机絮凝剂优点于一身的复合型絮凝剂，不仅克服了普通无机絮凝剂使用量大，有机絮凝剂价位高的缺点，而且更增加了絮凝效果。阙英伟等的研究表明，无机-有机复合絮凝剂利用聚合铝和聚合铁的强吸附能力和有机絮凝剂的高度架桥能力，避免二者的不足，而又充分发挥出二者的优点，得到的无机-有机复合絮凝剂的净水效果比二者单独使用效果都好。王黎明等制备出一种无机有机的二元复合絮凝剂，对印染废水、非水溶性分散染料、涂料有很好的处理效果。粘土矿物是具有无序过渡结构的微粒质点含水层状硅酸盐矿物，以含Al、Mg、Si等为主，纯天然、无毒害，具有很大的比表面积和孔容，拥有良好的阳离子交换性、吸附性和絮凝性。而将蒙脱石、海泡石粘土矿物材料经过提纯、改性等处理后，具有更大的比表面积、离子交换容量和微TLTL径，与PAC、PAM等无机、有机高分子絮凝剂复合制得的新型絮凝剂，聚合度和凝聚力大大增强，从而使其沉降速度和吸附效率明显提高，起到优于传统单一絮凝剂的絮凝效果，对低浓度或高浓度水质、有色废水、多种工业废水等都有良好的净水作用，且二次污染大大降低。刘霖等采用酸改性蒙脱石+聚合氯化铝(PAC)+聚合硫酸铁(PFS)按一定配比制得的无机复合絮凝剂具有很好的TOC去除率和脱色率。然而，尚未见到聚合铝铁/有机高分子阳离子絮凝剂/改性蒙脱土三元复合絮凝剂的研发与应用报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种集无机絮凝剂、有机絮凝剂和无机粘土优点于一体的三元复合型絮凝剂，本发明的另外目的是提供三元复合型絮凝剂的制备方法及三元复合型絮凝剂的应用方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种三元复合型絮凝剂，由凝胶状氢氧化铝、有机高分子阳离子絮凝剂与蒙脱土杂化体系、盐酸、铝酸钙粉和硫酸亚铁按下述重量份制成：

凝胶状氢氧化铝  125～185份，

有机高分子阳离子絮凝剂与蒙脱土杂化体系  1～4份，

盐酸  75～90份，

25～40  份铝酸钙粉，

8～13  份硫酸亚铁。

一种三元复合型絮凝剂的制备方法，包括下述步骤；

1)制备凝胶状氢氧化铝：在13～19份结晶氢氧化铝中加入80～95份的盐酸和90～105份的水，在80～120℃、0.15～0.3MPa的条件下溶解、反应聚合10～15h、冷却、沉淀得到凝胶状氢氧化铝；

2)制备有机高分子阳离子絮凝剂与蒙脱土杂化体系：

将85～105份的有机高分子阳离子絮凝剂中加入5～13份酸化的蒙脱土，70～100℃搅拌复合8～13h，形成有机高分子阳离子絮凝剂/蒙脱土杂化体系；

3)制备三元复合型絮凝剂：在反应釜中加入凝胶状氢氧化铝125～185份，75～90份盐酸、25～40份铝酸钙粉、8～13份硫酸亚铁，在80～120℃，于0.17～0.32MPa条件下加入1～4份有机高分子阳离子絮凝剂/蒙脱土杂化体系进行二次聚合反应10～12h，然后在60～80℃熟化干燥。

本发明所述有机高分子阳离子絮凝剂是指市售聚二甲基二烯丙基氯化铵和阳离子型聚丙烯酰胺产品。

三元复合型絮凝剂用于实现对工业废水混凝处理与城镇污水厂的污泥脱水絮凝处理，以及饮用水与生产用水的净化处理。

三元复合型絮凝剂的应用，是按照常规方法，经现有的加药系统即通过计量泵、混合器加入待处理的饮用水或生产用水或工业废水中；用于饮用水净化处理时，饮用水与三元复合型絮凝剂的投药比例是100吨饮用水∶0.9～1公斤三元复合型絮凝剂；用于工业废水混凝处理时，工业废水与三元复合型絮凝剂的投药比例是100吨工业废水∶18～20公斤三元复合型絮凝剂；城镇污水厂用于污泥脱水絮凝处理时，8.5～10公斤三元复合型絮凝剂/100吨污泥。