[发明专利]复合絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废酸处理及水处理剂制备技术领域，涉及一种复合絮凝剂及其制备方法，尤其是用硫酸法钛白废酸及其副产品硫酸亚铁制备的高效复合絮凝剂。

背景技术

随着人们环保意识的增强，工业废水、城市污水的达标处理成为当务之急。根据调查，目前工业废水处理量还不到总量的20％，城市污水暂时仅在少数城市进行实验性处理，主要原因是处理费用高。因此，开发高效、廉价的废水处理剂刻不容缓。絮凝剂是最重要的水处理剂，它用量极大，每年以很高的百分比递增。传统絮凝剂已逐步被无机及有机高分子絮凝剂所替代。无机高分子絮凝剂（聚合铁、聚合铝）比传统絮凝剂（低分子铁盐、铝盐）效果更优异，且比有机高分子絮凝剂价格低廉，但它的相对分子质量和粒度以及絮凝架桥能力比有机絮凝剂差，同时还存在进一步水解反应的不稳定性问题。有机高分子絮凝剂主要有人工合成和天然改性两种。人工合成的有机高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺等在使用中具有用量少、凝聚速度快、絮凝体大而强韧的特点，已被广泛应用于污水处理，但它价格偏高，而且若生产时留存有未聚合单体则有毒性。天然改性高分子絮凝剂具有原料来源广、价格较低、易生物降解等特点，其中，淀粉改性絮凝剂尤为引人注目。国外水处理药剂市场中，淀粉改性絮凝剂占有相当大的市场比例，开发及应用研究十分活跃。然而，天然高分子絮凝剂电荷密度较小、分子量低且易发生生物降解而失去活性，这些弱点促使研究和开发向各种复合型高分子絮凝剂发展。

污水是一种复杂、稳定的分散体系，单一的絮凝剂往往无法获得满意的处理效果，因此，近年来研究人员开始研制复合絮凝剂。实践证明，复合絮凝剂表现出优于单一絮凝剂的效果。研究表明，无机/有机复合絮凝剂的絮凝效果更佳，有望成为新生代的高效絮凝剂。无机/有机复合絮凝剂的复配机理主要与其协同作用有关，一方面污水杂质为无机絮凝剂所吸附，发生电中和作用而凝聚；另一方面又通过有机高分子的桥连作用，吸附在有机高分子的活性基团上，从而网捕其它的杂质颗粒一同下沉，起到更为优异的絮凝效果，因此这是无机絮凝剂的高正电荷密度和有机高分子絮凝剂的网捕功能联合协同作用的结果。研究和应用高效低耗、安全无害、无二次污染的水处理剂是提高水环境质量和水处理科学技术水平的重要途径之一。

我国的钛白粉98%以上由硫酸法生产，平均每生产1吨钛白粉会产生6~8吨的废酸（硫酸质量浓度为20%左右）和2.5~4吨的副产品七水硫酸亚铁（绿矾，FeSO₄·7H₂O）。按粗略估计，全国钛白粉厂每年至少产生170万吨废酸和100万吨副产品硫酸亚铁。由于处理钛白废酸的成本过高，提高了钛白粉生产企业的运行成本；另一方面，七水硫酸亚铁的产量远超过钛白粉自身的产量，同时又在市场上滞销，因为除少量七水硫酸亚铁用作净水剂、肥料和饲料添加剂外，绝大部分被厂家当作废品处理或长期堆放，任其流失。如何处理副产物和废酸是硫酸法生产钛白粉厂家生存和发展的关键。

尼龙是高分子聚合物聚酰胺的俗称，也称为锦纶，简称PA，是世界上第一种完全人造的纤维。由于聚酰胺具有无毒、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性，因而广泛应用于纺织、机械、化工、仪表、汽车等工业中。聚酰胺熔融纺成丝后有很高的强度，主要制作合成纤维并可用于医用缝线。聚酰胺的耐磨性在所有天然纤维和化学纤维中，可称得上冠军，能制成长纤或短纤，短纤维主要用于同羊毛或其他毛型化纤混纺，制成各种耐磨经穿的衣料；长纤维制成各种弹力袜、尼龙丝袜、锦纶蚊帐、弹力锦纶外衣、各种锦纶绸等。由于尼龙品种多、产量大、应用广泛，产生的废旧尼龙数量也很多，但大多成为垃圾被丢弃。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种性能优良、成本低廉的复合絮凝剂及其制备方法，该法以硫酸法钛白废酸及其副产品硫酸亚铁和废旧尼龙、淀粉等为原料，变废为利、工艺过程及操作方法简单、可实现性强、效率高成本低、应用范围广，同时实现了钛白粉产业钛白废酸及其副产品的资源化、无害化处理，提高钛白粉产业的附加价值。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：复合絮凝剂，以硫酸法钛白废酸及其副产品硫酸亚铁、废旧尼龙和淀粉为原料，采用一锅煮的方法制备。

上述制备以氯酸钾为氧化剂、粉煤灰为助聚剂。

上述复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将废旧尼龙加入到钛白废酸中煮沸溶解；

（2）于步骤（1）的混合液中加入水、硫酸亚铁、氯酸钾、粉煤灰和淀粉；

（3）将步骤（2）的混合液搅拌反应；

（4）将步骤（3）的反应液固液分离，即得液体复合絮凝剂。