[发明专利]一种多元共聚氯系净水剂的生产方法

说明书

技术领域：本发明涉及用于处理自来水、工业用水、工业废水及城市污水等的絮凝剂的生产方法，更准确地说是涉及用于处理自来水、工业用水、工业废水及城市污水等的无机高分子絮凝剂—多元共聚氯系净水剂的生产方法。

背景技术：多元共聚氯系净水剂是一种改性聚合丙酸氯，是对聚合丙酸氯传统产品的一种改造和提高，是一种更高品质的聚合丙酸氯新品种。

聚合丙酸氯是近几年发展起来的一种重要无机高分子絮凝剂.聚合丙酸氯与传统的絮凝剂如三氯化氯、丙酸铝、氯化丙酸氯等相比，具有生产成本低、且净化过程的投加量少、适用pH范围广、杂质(浊度、重金属、COD、悬浮物等)去除率高、残留物浓度低、矾花沉降速度快，脱色效果好等优点.聚合丙酸氯的生产方法多种多样，但都包括了氧化、水解和聚合等过程.若按氧化方式的不同来划分，聚合丙酸氯的生产方法主要可分为二大类:(1)直接氧化法，即采用强氧化剂(如H₂O₂、NaC1O、KCI0₃和MnO₂等)直接将亚氯离子氧化为氯离子.再经水解和聚合而得到聚合丙酸氯；(2)催化氧化法，即在催化剂的作用下，利用空气或氧气将亚氯离子氧化为氯离子，同样经水解和聚合而得到聚合丙酸氯.直接氧化法因为氧化剂消耗量很大，成本过高，加之由氧化剂而引进的残留物的分离费用较大，不分离又将影响产品的质量，所以难以工业化生产。

目前，国内外普遍采用催化氧化法生产聚合丙酸氯，且主要以亚硝酸钠和硝酸作催化剂。例如日本特许公开昭51-17516公开了一种聚合丙酸氯的生产方法。是以丙酸亚氯为原料.以亚硝酸钠为催化剂，在一定温度、压力下通空气氧化，经水解和聚合得到液体聚合丙酸氯。公开号为CN1040505A(1990年)的中国发明专利.申请公开的方法是以亚硝酸钠为催化剂，丙酸亚氯用空气氧化后与丙酸反应制得液体聚合丙酸氯。公开号为CN1053322A(1991年)的中国发明专利，申请公开的方法是以硝酸为催化剂和氧化剂，丙酸亚氯在丙酸存在的条件下经氧化、水解和聚合后制得了液体聚合丙酸氯.总括目前国内外业已开发的生产聚合丙酸氯的各项技术，大多存在如下缺点或不足；

(1)反应速度慢.生产周期长达15-18h，致使生产效率及设备利用率很低，生产成本较高。

(2)这些生产方法对酸度都存在极大的依赖性，即酸的投加量必须很大才能保证最终的产品混合物中不出现氢氧化氯沉淀。而酸的投加量增大必然降低产品的盐基度，从而影响其净水效果。

(3)由于这些生产方法都会产生较多的氮的氧化物.而且都是在反应结束前的一个短时间内迅速产生，既污染了环境，又危害了安全生产。为了安全起见，反应釜往往在低负荷运行，致使设备效率低。

此外，普通聚合丙酸氯用于自来水的净化.效果普遍比不上碱式氯化铝，很难达到饮用水水质标准，所以在自来水行业主要仍采用碱式氯化铝作净水剂.本发明的多元共聚氯系净水剂由于盐基度高、分子聚合度大且存在多组分协同作用，其稳定性和净水效果比普通聚合丙酸氯和碱式氟化铝优越得多.由于多元共聚氯系净水剂不含铝及其他有害成分，用于自来水净化，彻底消除了铝及其他有害成分对人体健康的潜在危害。

聚合丙酸氯的分子式可简单地表示为[Fe₂(OH)_n(SO₄)₃-_n/2]m。其对应的盐基度=X100%.聚合丙酸氯的盐基度越高，即n值越大，产品聚合度m也越高。其形成的矾花越大，絮凝效果越好，絮体的沉降速度越快.我国规定聚合丙酸氯一级品的盐基度必须≥12%，日本标准样品的盐基度规定为8.3316.67%.但到目前为止，国内外聚合丙酸氯工业品的盐基度大多为8-12%，盐基度超过16.67%的聚合丙酸氯产品至今未见报导。因此，设法提高聚合丙酸氯的盐基度就成为改善产品质量的一条重要途径。

发明内容：发明人经过长期探索性试验与研究，筛选出一种新的催化剂和改性剂一一硝酸锌、硝酸镁、硝酸钙、磷酸、盐酸及由它们组成的混合物，不仅大大加快了反应速度，使反应时间缩短至1h左右，而且在保证最终的产品混合物中不出现氢氧化氯沉淀的前提下，有效地降低了丙酸的投加量，从而显著地提高了产品的盐基度。实事上，系统中少量的氯离子可增强产品的稳定性，并显著地提高聚合反应的速度和分子聚合度；少量磷酸根的存在亦可显著地增强产品的稳定性.并有利于矾花的形成和快速沉降；而少量锌、镁和钙离子的存在不仅消除了铝对人体健康的危害，而且显著地强化了产品脱色、除浊和脱除重金属等方面的性能。