[发明专利]含纳米Fe(OH)3接枝丙烯酰胺共聚物絮凝剂的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种含纳米Fe(OH)₃接枝丙烯酰胺共聚物絮凝剂的制备方法，这种絮凝剂可用于油气田压裂返排液、油气田采出水、印染、造纸、纺织、钢铁、酿造、石化、冶金和食品等多种废水的水处理,属于环境工程、无机化学、高分子材料和油田化学领域。

二、技术背景

随着我国工农业经济的发展和油气资源开发力度的加大，工业和城市生活废水排放总量在逐年增加，导致水资源浪费严重，因此，如何降低水处理成本，提高废水处理效率，是保护水资源迫切需要解决的问题，而研制高效环保的水处理剂是提高废水处理能力的重要手段，絮凝剂是在废水预处理中必须要用的化学药剂，其主要作用是去除水中不溶解的悬浮固体污染物，其混凝性能和用量直接决定了废水预处理的效果和费用，也直接影响后续的处理工艺和处理费用。目前实际使用的絮凝剂主要为无机低分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和复配型絮凝剂。无机低分子絮凝剂主要有硫酸亚铁、氯化铁和硫酸铝等，低分子铁盐类混凝剂易造成设备的腐蚀，处理后的水的色度较高，铝盐类絮凝剂使得水中的铝残留量高，导致二次污染，如常饮用以铝盐絮凝剂处理后的水，易引起老年性痴呆等病症。无机高分子混凝剂主要为聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚硅酸硫酸铁(PFSS)和聚硅酸铝铁(PAFSI)等，其中最常用的是PAC，与无机低分子混凝剂相比,无机高分子絮凝剂的加量少，絮凝速度快、脱色效果好，但与有机高分子混凝剂相比，其分子量低、吸附架桥能力弱，污泥量多。常用的有机高分子絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵，丙烯酰胺类共聚物，以及改性天然高分子絮凝剂如阳离子型的改性淀粉和改性纤维素等，与无机高分子絮凝剂比较，其絮凝沉降时间短，用量少得多，生成的污泥量少，絮体密实，但因其价格高单独应用受到了限制。为了发挥无机和有机高分子絮凝剂的协同作用，提高絮凝处理效果，降低水处理成本，在实际应用中常将两者复配或复合，但在复配中有机高分子絮凝剂的用量还是偏高，有机高分子絮凝剂对高含盐废水的混凝能力较弱，能较好地除去污水中的悬浮固体颗粒，但对溶解性的无机和有机污染物的去除效果较差，污水处理后清水中的铝残留量较高，另外，复合絮凝剂的用量也偏高。因此，研制既能去除污水中的悬浮固体颗粒，还能很好地脱色和去除溶解性的无机和有机污染物，显著降低出水中的铝残留量和COD等多功能高效的新型高分子絮凝剂，这对减少水处理工序和设备，提高水处理效果，降低水处理费用具有重要的现实意义。刘桂萍等,化工进展，2010,29(10):1990-1993,用铝矾土、氧化镁粉和质量分数为20％的工业盐酸为原料制备了聚合氯化铝镁絮凝剂，当该絮凝剂在印染废水处理中的用量为0.95g/L时,浊度和COD去除率分别为97.3％和56.31％。何玉凤等，化工新型材料，2014，42(1):104-106，以氯化铝和马铃薯淀粉为原料，制备了聚合氯化铝复合羧甲基淀粉(PAC-CMPS)絮凝剂，当该絮凝剂在马铃薯淀粉废水处理中的用量为0.8g/L时,COD去除率为87.8％，结果表明，复合絮凝剂中羧甲基淀粉的用量高，而且单位价格也远高于单一的无机高分子絮凝剂，这使得其水处理成本偏高。许琳科等，安徽农业科学,2011,39(27):16747-16749，把聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)复合使用，用于垃圾渗滤液的预处理，当PAC投加量为20g/L时，垃圾渗滤液的COD去除率为24.1％；另外，再加入0.05g/LPAM时，COD去除率增加为47.4％，结果表明，PAC和PAM的用量偏高，而且COD去除率也较低。上述三个文献中无机高分子和有机高分子絮凝剂的用量均偏高，这使得废水治理的费用偏高，另外，均没有给出水处理后清水中的铝残留含量。

三、发明内容