[发明专利]一种高分子絮凝剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子絮凝剂合成技术领域，具体涉及一种以魔芋粉为原料合成新型絮凝剂的方法及应用，该产品可以用于污水处理领域。

背景技术

1絮凝剂的分类

絮凝剂分类的方法很多，按其化学组成不同，可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂及近年来兴起的生物絮凝剂。根据分子量高低、官能团特性以及官能团离解后所带电荷性质，可分为低分子絮凝剂、高分子絮凝剂、阴离子型絮凝剂、阳离子型絮凝剂和非离子型絮凝剂等等。其中，无机絮凝剂投加量较大，产生污泥量也大；有机高分子絮凝剂主要有人工合成和天然改性两种，合成高分子絮凝剂主要有聚丙烯酰胺系列，近年来发展很快，但它还存在很多问题如生物降解困难、残留单体丙烯酰胺有毒等，使其在实际应用中受到了很大限制。如聚丙烯酰胺絮凝剂在日本的研究是比较完善的，但自来水厂的水处理却很少使用。而天然的高分子具有分子量分布较广、活性基团较多、结构多样化等特点，而且其来源广泛、价廉、可生物降解。

1.1无机絮凝剂

无机絮凝剂分为无机低分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂。传统的无机絮凝剂是低分子的铁盐和铝盐。铁盐主要有三氯化铁、硫酸铁和硫酸亚铁，铝盐主要有硫酸铝、铝酸钠、明矾。无机低分子絮凝剂价格低廉、货源比较充足，但其用量较大，残渣较多，效果较差，故在实际的污水处理中一般作为配合絮凝剂使用以降低处理的成本(周玉燕等，β-环糊精与聚丙烯酰胺的接枝化合物及其对水中污染物的絮凝作用，化工环保，2003，23：362-366)。

无机高分子絮凝剂是在传统铝盐和铁盐絮凝剂的基础上，发展起来的一类新型的水处理剂。它是以高分子聚合铝和聚合铁盐为主要发展方向，其主要形态向高电荷的多核络合物的方向发展，其共存阴离子由低价向高价发展。与传统的絮凝剂(如硫酸铝、氯化铁等)相比，无机高分子絮凝剂可成倍提高混凝效能，且价格相对低廉，已成功应用于工业废水及城市污水的各种处理中，逐渐成为主流絮凝剂。但在聚合度、形态以及凝聚-絮凝的效果方面，无机高分子絮凝剂仍然处于传统铝(铁)盐絮凝剂与有机的高分子絮凝剂之间。其粒度、相对分子质量及其絮凝架桥能力方面仍比有机絮凝剂逊色很多。

1.2有机絮凝剂

有机高分子絮凝剂是近些年来发展起来的一种高分子絮凝剂，它是由有机物单体在一定的条件下聚合而成。目前国内研究的较多的是以丙烯酰胺为单体，来合成各种聚丙烯酰胺或者接枝共聚物絮凝剂。目前，使用的有机高分子絮凝剂主要有人工合成高分子絮凝剂和天然改性高分子絮凝剂两种。人工合成高分子絮凝剂是经化学合成的具有大分子量和多官能团的絮凝剂，其产品性能稳定，且可根据需要来控制产物的分子量，但其未聚合单体有毒性，这在某种程度上，限制了它的广泛应用。天然改性高分子絮凝剂是一种生态安全型絮凝剂，它具有可生物降解性，安全性，不易造成二次污染等特点，且分子结构多样化，分子内的活性基团较多，选择性较大，易于依据不同需要而采用不同制备方法进行改性。

在天然的改性高分子絮凝剂中，以淀粉改性絮凝剂的研制最为广泛和深入。因为淀粉来源广泛，价格低廉且产品可完全生物降解，可在自然界中循环再生。改性淀粉类絮凝剂在市场上占有比例较大。与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂具有用量少、絮凝能力强、絮凝效果好、受pH值及共存离子影响小、絮凝体粗大、处理时间短、沉降速度快且效率高，所产生污泥较易处理等优点。但有机高分子絮凝剂也有其缺点，如多数人工合成有机高分子絮凝剂有一定的毒性，因此不能用来处理饮用水，只能处理工业废水。

1.3微生物絮凝剂

20世纪80年代，研究和开发出了第三类絮凝剂，生物絮凝剂。它利用生物技术，通过微生物的发酵抽提、精致而得的新型、价廉、无毒、高效的生物高分子化合物。微生物絮凝剂具有很强的絮凝性能，对高浓度的废水絮凝效果较好，可明显降低废水的色度、COD等指标，因此是一种发展前景较好的新型絮凝剂。微生物絮凝剂可广泛应用于粪尿废水、畜产废水、砖厂生产废水、膨胀污泥处理和纸浆废水及染料废水等。如红平红球菌及由此制成的NOC-1是目前发现的最佳微生物絮凝剂，具有很强的絮凝活性，广泛用于畜产废水、膨化污泥、有色废水的处理。我国微生物絮凝剂的制品尚未见报导。

1.4复合絮凝剂