[发明专利]环保型壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝的自来水复合絮凝剂

说明书

技术领域

    本发明属自来水处理领域，涉及一种环保型壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝的自来水复合絮凝剂及其在自来水絮凝处理中的应用。

背景技术

目前我国自来水处理最常用的絮凝剂是聚合三氯化铝（CF-PAC），因它在自来水处理过程中不可避免地将会引入铝离子，给水体带来二次污染。自来水中的残余铝进入人体后，部分随粪便排出体外，剩余部分则在血液、肌肉、骨骼等组织和器官内富集，当体内铝的富集浓度超过某一数值时，将会引起生物体病变。长期摄入铝离子会导致诸如大脑痴呆、骨质疏松等多种疾病，危害人体健康。

因此，为了克服传统絮凝剂的一些缺点，很有必要研制一种絮凝剂效果显著，处理后出水铝离子含量低的新型环保絮凝剂。为此，申请人把自然界储量丰富的天然有机高分子多糖壳聚糖制成壳聚糖季铵盐溶液，与聚合氯化铝溶液复合,得到了一种成本低、絮凝效果效果好的复合自来水絮凝剂。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服传统自来水絮凝剂的缺点，提供一种高效环保的环保型壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝的自来水复合絮凝剂。该絮凝剂对长江原水的浊度去除率能够达到99.34%，成本要比传统聚铝类絮凝剂低，其出水浊度下降17.08%。

本发明的另一目的是提供上述环保型壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝的自来水复合絮凝剂的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种环保型壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝的自来水复合絮凝剂，它由环保型壳聚糖季铵盐溶液与聚合氯化铝溶液组成。

按上述方案，所述自来水复合絮凝剂是将壳聚糖季铵盐溶解配成壳聚糖季铵盐溶液,搅拌状态下向壳聚糖季铵盐溶液滴加戊二醛，每升壳聚糖季铵盐溶液所用戊二醛的添加量为1-4mol，然后在50-60℃微热下反应 2-4h, 再向溶液中缓慢滴加聚合氯化铝溶液，所述壳聚糖季铵盐溶液和聚合氯化铝溶液的体积比为1:1-4, 最后熟化得到的。

按上述方案，所述的壳聚糖季铵盐溶液是壳聚糖季铵盐质量体积分数0.1-0.4g/L的水溶液。

按上述方案，所述的熟化时间为18h以上。

按上述方案，所述的壳聚糖季铵盐是调节壳聚糖的乙酸溶液的pH到8.0-8.5，待壳聚糖析出后，将析出的壳聚糖置于三口烧瓶中，加入缩水甘油三甲基氯化铵，在70-85℃下反应2-8h后处理得到的，所述每毫升壳聚糖的乙酸溶液加10-15mL缩水甘油三甲基氯化铵。

按上述方案，所述的后处理为将反应得到的粗产品用透析膜透析5d, 过滤后的透析液减压浓缩,用98%的乙醇沉淀, 沉淀物在37℃下烘干。

按上述方案，所述的缩水甘油三甲基氯化铵可按如下方法制得：取100mL三甲胺于三口烧瓶中, 冰浴下缓慢滴加浓盐酸调节体系pH值为8.0-8.5，升温至30-35℃, 缓慢滴加40mL环氧氯丙烷, 用NaOH调节pH值为8.5-9.0，后再升温50-70℃, 反应2-4h, 得到缩水甘油三甲基氯化铵溶液。

按上述方案，所述的壳聚糖的乙酸溶液的组成按质量百分含量计：

壳聚糖                        0.4-1.6%；

质量百分浓度为1-5%的乙酸的水溶液       98.4-99.6%。

其可按以下方法配制：将壳聚糖与乙酸的水溶液按比例混合均匀，将反应温度控制在16-28℃之间，搅拌反应时间1.5-3小时而得。

按上述方案，所述的聚合氯化铝溶液是由氢氧化钠、碳酸氢钠、聚合氯化铝、蒙脱石和水按质量比为0.1:0.9:1-4:6-9:86-92配制而成。

本发明的环保型壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝的自来水复合絮凝剂的应用方法，取长江原水，在搅拌下加入环保型壳聚糖季铵盐与聚合氯化铝的自来水复合絮凝剂溶液与长江原水体积比为1:100，充分搅拌后，静置20 min以上，得到清澈透明的水，经测其浊度在1NTU以下，达到国家GB5749-85标准。

本发明中壳聚糖季铵盐、聚合氯化铝两组分之间互相复合不但产生合成互补效应，而且产生协同效应，其复合絮凝机理如下：

1、铝离子主要起电中和作用，蒙脱石主要起吸附作用，而壳聚糖季铵盐主要起吸附桥连作用，它可将细小的絮粒凝结在一起形成更大更致密的絮体，从而使其沉降速度和吸附效率大大提高；