[发明专利]一种复合絮凝剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种的复合絮凝剂的制备方法和应用，适用于高浊度及总磷浓度较高废水的预处理。

背景技术

目前，无机/有机复合絮凝剂在传统的铝盐、铁盐等絮凝剂和单一药剂的基础上发展成为水处理技术研制与开发的热点。如中国专利CN1594128公开了一种无机/有机复合絮凝剂及其制备工艺，采用将PDMDAAC（聚二甲基二烯丙基氯化铵）引入到PAC（聚合氯化铝）溶液中的方法制备而成。该絮凝剂具有对胶体物质的吸附架桥能力强，产生的污泥量少等优点。中国专利CN1724404报道了一种聚合铁-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物复合絮凝剂。但以上复合絮凝剂均未考虑到无机高分子中铝残留和有机高分子中单体残余问题，长期饮用这类絮凝剂处理过的水，必定会对健康构成威胁，例如铝离子在人体中沉积会导致老年痴呆症等。为增强水处理药剂的效果，CN1393410公开了以二氰二胺与甲醛的聚合物、聚硫氯化铝或聚硫氯化铝钙为原料制备复合絮凝剂，较适合处理高碱度、高色度的废水。

聚硅酸金属盐的絮凝机理主要是由于聚硅酸具有对水体中的胶粒具有很强的吸附架桥能力，对含各种复杂成分的废水情况适应性强，但其投药量大，目前很少单独使用。而壳聚糖（CTS）是甲壳素脱乙酰基产物，分子链中含有反应性基团-NH₂、-OH，在酸性溶液中表现出阳离子聚电解质的性质，具有絮凝速度快、生成污泥量少等特点，但存在有效浓度范围窄、使用成本高等问题。本发明将二者复合后，除了具有矾花生成早、沉降速度快等优点之外，既可使聚硅酸金属盐复合絮凝剂增加电荷密度，又可起协同增效作用，表现出许多类似于有机高分子絮凝剂的性质，但较有机高分子絮凝剂易于制备。在保证运用于蓝藻废水除浊除磷效率高的同时，壳聚糖的用量大大减少从而降低了成本，并且残留的Al³⁺、Fe³⁺浓度也大大降低，从而减少了二次污染的可能性。此外，针对TP浓度高的废水，废水中的磷酸根与Al³⁺、Fe³⁺形成难溶性的盐以及复合絮凝剂水解生成的各种羟基铝铁离子吸附磷酸根，从而将废水中的正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等通过沉淀作用得以去除。本发明中复合絮凝剂中含有大量的铝盐和铁盐，并能与污水中的含磷化合物反应，促进了胶体和悬浮物等快速脱稳、凝聚和沉淀。

发明内容

本发明利用聚硅酸氯化铝铁（PSAFC）与壳聚糖直接复配，提高絮凝剂对废水中污染物的捕集，从而得到更高的絮凝效果，特别提出一种聚硅酸氯化铝铁-壳聚糖复合絮凝剂的制备方法及其应用。

本发明目的是通过如下措施来实现的：聚硅酸是由盐酸和硅酸钠在一定的条件下反应的，当被引入Al³⁺、Fe³⁺后，铝铁水解聚合物与其氢氧根进行配合和吸附作用，从而提高了PSAFC的分子量。由PSAFC中相邻硅酸分子上的羟基，经脱水形成的具有硅氧键并形成不同聚合度的聚合物，而硅原子模型是四面体，硅酸分子可以向各个方向进行聚合，形成带支链的、环状的、网状的三维立体结构聚合物。甲壳素经浓碱处理脱乙酰化后即得壳聚糖，在酸性介质中溶解后具有阳离子聚电解质的性质。

一种复合絮凝剂的制备方法，按照下述步骤进行：

取壳聚糖溶于体积分数为1 %乙酸水溶液配成浓度为3 g/L的贮备溶液，在磁力搅拌下加入一定量的聚硅酸氯化铝铁溶液，滴加质量浓度为10 %稀盐酸或质量浓度为10 %氢氧化钠调节pH值，剧烈搅拌使之混合均匀，缓慢加热到反应温度后反应一定时间，自然冷却至室温，室温静置熟化24 h后即得到均一稳定的PSAFC-CTS复合絮凝剂。

上述方法中PSAFC与CTS的质量比为1:2-6:1，优选5：1；乙酸与CTS的质量比为3.5:1。

上述方法中所述的pH值为1-10，优选滴加10 %稀盐酸调节pH值为2.5；

上述方法中所述的反应温度40 ℃-80 ℃，优选反应温度70 ℃；

上述方法中所述的反应一定时间为30 min-180 min，优选反应时间确定为60 min，

上述方法中所述的聚硅酸氯化铝铁溶液中（Al³⁺+Fe³⁺）/ SiO₂摩尔比为1.5、Al³⁺/Fe³⁺摩尔比为2。