[发明专利]多功能复合絮凝剂

说明书

本发明涉及一种以无机锌盐与有机高分子絮凝剂为主要成份的多功能复合絮凝剂。

目前，较普遍使用的絮凝剂是铝系絮凝剂(如硫酸铝、三氯化铝及聚合铝)及铁系絮凝剂(如氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁及聚合铁)，一些场合也使用有机高分子絮凝剂(如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠及季胺盐等)。但是，铝系絮凝剂的铝所带来的毒污问题(在人体中蓄积导致老年性痴呆、脑病、骨病、肾病与非缺铁性贫血、肝功能障碍、眼眶骨膜出血、卵巢萎缩及关节炎和支气管炎等症；对水生动物的毒害浓度仅为70微克/升，当铝含量高于0.2～0.5毫克/升时，即可使鲑鱼致死；土壤中的铝过多，会抑制植物的生长；空气中铝能使雨水的PH值降低，出现所谓“酸雨”)一直没能得到有效解决，引起了人们的忧虑。如今，一些发达国家(如澳大利亚)已禁止使用铝系絮凝剂用于处理饮用水了。另外，一些国家和地区也要求水中铝含量≤0.05ppm，但我国目前一般自来水厂处理后水中铝含量为0.2—1ppm，远大于此要求标准。另外，铝系絮凝剂(尤其是聚合铝)还存在制作工艺要求严格(反应温度、压力、时间要求严格控制)、制作过程复杂、质量不易掌握、周期长(5小时以上)、设备成本高(要求有锅炉、反应釜及管道等设施设备，依生产规模大小设备投资要几十万至上千万)、制作成本高(500元/吨)、原料成本高(每吨产品原料成本高达几千元至上万元)、故综合成本高(含有效成份氧化铝10％的产品每吨成本为3000元左右)。如中国专利号88105442公布的“一步法生产高效净水剂聚硫氯化铝”就存在上述问题。铁系絮凝剂，因含有铁离子，故一直无法彻底圆满地解决Fe³⁺的氧化性、对设备的腐蚀性及处理过程中水质难以控制，对某些水(尤其是有机成份含量较多的水)易引起色度增加且无法絮凝的难题。至于一些聚合铁，则生产制作较复杂(须有反应釜加温加压，并用氧气或空气氧化，或添加各种氧化剂及催化剂)，周期长(5—17小时以上)，且产品贮存性能欠佳，易水解沉淀分层而影响絮凝效果。中国专利申请号93118752.4公布的一种“聚合硫酸铁生产方法”，虽然部分解决了上述问题，可以在较短时间用敞口设备进行生产，不需要通氧气或空气氧化，但因其制作原料中大量使用了工业酸洗废液，而酸洗废液中一般都难免有些氧化促进剂或缓蚀剂类有毒致癌物质(如硝酸盐或亚酸硝钠等)，这些毒性物质混进产品中，使产品在净化饮用水时难免存在一些毒污性质问题。至于有机高分子絮凝剂，普遍存在来源不广、价格很高(为无机絮凝剂20—40倍以上)、制作复杂、质量难以保证、使用不便(溶解困难及需时较长)等问题，并在对人体是否安全方面还有待于进一步考证。

另外，有机高分子絮凝剂(如聚丙烯酰胺)水溶液长期放置会存在粘度降低(即“陈化”)及降解现象，使絮凝性能变差，故贮存期较短，最宜现配现用。目前，实际应用较多的是阴离子型或非离子型有机高分子絮凝剂。阴离子型有水解聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠等，非离子型有聚丙烯酰胺。不管是铝系、铁系还是有机高分子絮凝剂，都存在功效较为单一的缺点(如只能絮凝、或分别只适合对无机物或有机物类浊度物质的絮凝)，且铝系铁系絮凝剂产品的有效成份难以达到较高浓度，使运输费用提高。此外，中国专利申请号94106231.7公布了一种“聚硅酸锌絮凝剂制法及用途”，其目的是提供一种成本低、净水效果好、适用面广、生产简便、对人体无害的聚合硅酸锌类絮凝剂及用途，可使水处理絮凝剂用量减少、成本降低、蔗糖简纯度提高、产量增大。其构成是聚硅酸、锌盐及聚丙烯酰胺的水溶液。但是，它存在下面几个缺点：硅酸为一种阴离子型无机高分子絮凝剂，而Zn²⁺为阳离子型，二者相混，必然产生正负电荷相抵，影响絮凝效能；聚硅酸是趋向于沉淀的动力学中间产物，反应进行时间稍长会成为凝胶而失去絮凝功能；为了延缓或中断聚合反应，在熟化适当时间就要把溶液稀释，并在一定时间内投加使用，且因其聚合反应十分强烈，不能长期贮存(这使产品贮存期只有30天并最好现配现用)；生产操作工艺要求严格，一不小心就会当场胶凝而报废(如按其实施例方法配制即会当场胶凝)；生产周期太长(光陈化反应就要20个小时)；用聚丙烯酰胺作助剂，因无相应的稳定剂，故易产生陈化、降解等现象；氯化锌与过量硫酸反应易生成混浊复盐而影响絮凝效果。

本发明的目的在于提供一种净水效果好、功能多、成本低、适用范围广、无毒害污染、无腐蚀氧化、贮存稳定长久、有效成份可任意调节到较高浓度的锌系复合絮凝剂及制作方法。