一种无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂的制备和应用

一种无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂的制备和应用
1.本发明涉及化工技术和污水处理技术领域，具体涉及一种无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法及应用。


背景技术：

2.随着科技的不断发展，生活污水和工业废水排放量越来越大，因污水中主要含有固体废物、无机及有机颗粒、金属离子和一些其他杂质等，净化处理比较困难。絮凝法因操作简单、可适用于复杂的水处理环境等原因是目前应用较广泛的水处理方法之一。处理不同来源的污水需要不同类型的絮凝剂，絮凝剂分子中含有的不同官能团，可以通过电中和和吸附桥联等作用去除废水中的杂质和有害物质。目前常用的絮凝剂的种类繁多，大致可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。无机絮凝剂在水处理过程中用量较大，腐蚀性较强，对人类健康造成危害，实用性不高。有机凝剂又分为有机高分子絮凝剂和改性天然高分子絮凝剂。有机高分子絮凝剂虽然絮凝能力强，处理效果好，但其残余单体具有“三致”(致畸、致癌、致突变)风险，残留在水中对人类和生态环境危害较大。
3.而天然高分子絮凝剂因其制备原料来源广泛，且无毒、可生物降解、可进行不同的化学修饰等优点而备受大家关注。污水中含大量带负电的悬浮物质和胶体，通过絮凝剂的吸附桥接效应和电中和作用，使带负电的悬浮物质和胶体脱稳形成大的絮体进而沉降。阳离子型的絮凝剂因分子链中含有阳离子基团，既可通过电中和作用使污水中带负电的悬浮物质和胶体脱稳形成大的絮体，又可通过吸附桥接作用吸附污水中的污染物，有着良好的絮凝效果。所以阳离子型淀粉基絮凝剂的应用前景将更广泛。
4.混凝是污水处理中成本低且应用广泛的水处理方法之一。因为无机/有机复合混凝剂不仅具有无机絮凝剂的成本低还具有有机絮凝剂处理效果好的特点，目前被广泛应用于水处理工艺中。其中具有绿色环保，可生物降解的天然聚合物之一的淀粉成为合成无机/有机复合絮凝剂的首选材料。制备无机/有机复合絮凝剂最常用的方法是物理共混。通过物理共混，可以更好的形成一种包含两种不同性质材料的聚合物基质。与传统的混凝絮凝技术相比，复合混凝剂的一个显著优点是，它们只需要一个单位的投加系统，从而降低了操作成本。


技术实现要素：

5.针对现有的絮凝剂有效使用时间不长，难降解，使用时投加量大，絮凝速度慢，絮凝后的污泥含水率高，处理困难等问题，制备了一种可有效降低处理后污泥的含水率，与传统絮凝剂相比用量少，絮凝速度快，絮凝效果好的一种无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂。
6.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：1.一种能够稳定存放的污水处理絮凝剂，其特征在于，每100份所述絮凝剂包括以下质量份数的原料：0.1～3份阳离子基淀粉絮凝剂，0.1～6份无机聚合物(絮凝剂)，余量为水。所述的絮凝剂由以下制备方法制得：
将0.1～3份阳离子基淀粉絮凝剂和0.1～6份无机聚合物溶于水中在常温下搅拌至澄清，得到无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂。
7.其中阳离子基淀粉絮凝剂的制备的方法如下：阳离子基淀粉絮凝剂包括以下质量份数的原料：淀粉0.5～3份，丙烯酰胺1～8份，阳离子单体1～6份，引发剂0.1～0.5份。其具体合成制备步骤为：淀粉在70～100℃糊化0.5～2h，然后降至15～60℃，加入引发剂、丙烯酰胺和阳离子单体反应1～6h，然后用乙醇析出烘干。
8.2.根据权利要求1所述的无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于阳离子基淀粉絮凝剂的制备的方法中淀粉是可溶性淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉的任意一种或几种。
9.3.根据权利要求1所述的无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于阳离子基淀粉絮凝剂的制备的方法中的引发剂为高锰酸钾、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、硝酸铈铵、硫酸铈铵、硫酸高铈和fe
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/h2o2的任意一种。
10.4.根据权利要求1所述的无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于阳离子基淀粉絮凝剂的制备的方法中的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵、2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵的任意一种或几种。
11.5.根据权利要求1所述的无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法，其特征在于步骤二中的无机聚合物为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁中的任意一种或几种。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明的制备方法简单，所得的絮凝剂稳定性好，含阳离子基团密度大能有效絮凝污水中带负电的污染物。
13.2.本发明是复合絮凝剂，无机和有机组分协同作用，提高了对污水中污染物的絮凝效果，能更好应用于各种复杂污水处理。
14.3.本发明制备的絮凝剂，絮凝速度快、投加量少、絮凝效果好，处理后的泥饼含水率低，值得推广。
附图说明
15.图1为实例一絮凝污水后的上清液浊度去除率（%），图2为实例一絮凝污水后的泥饼含水率（%）；图3为实例二絮凝污水后的上清液浊度去除率（%），图4为实例二絮凝污水后的泥饼含水率（%）；图5为实例三絮凝污水后的上清液浊度去除率（%），图6为实例三絮凝污水后的泥饼含水率（%）。
具体实施方式
16.实例一每100份所述絮凝剂包括以下质量份数的原料：1.25份阳离子基淀粉絮凝剂，3.75
份聚合硫酸铝或聚合氯化铝，余量为水。将阳离子基淀粉絮凝剂和无机聚合物溶于水中在常温下搅拌至澄清，得到无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂。其中阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法为：玉米淀粉3份，丙烯酰胺6份，二甲基二烯丙基氯化铵2份，引发剂0.1份；玉米淀粉在80℃糊化1h，然后降至55℃，加入过硫酸铵、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵反应4h，然后用乙醇析出烘干。
17.实例二每100份所述絮凝剂包括以下质量份数的原料：2.5份阳离子基淀粉絮凝剂，2.5份聚合硫酸铁或聚合氯化铁，余量为水。将阳离子基淀粉絮凝剂和无机聚合物溶于水中在常温下搅拌至澄清，得到无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂。其中阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法为：可溶性淀粉4份，丙烯酰胺5份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3份，引发剂0.2份；可溶性淀粉在85℃糊化0.5h，然后降至35℃，加入硝酸铈铵、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵反应2h，然后用乙醇析出烘干。
18.实例三每100份所述絮凝剂包括以下质量份数的原料：1.7份阳离子基淀粉絮凝剂，3.3份聚合硫酸铝铁或聚合氯化铝铁，余量为水。将阳离子基淀粉絮凝剂和无机聚合物溶于水中在常温下搅拌至澄清，得到无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂。其中阳离子淀粉基絮凝剂的制备方法为：小麦淀粉2份，丙烯酰胺8份，烯丙基三甲基氯化铵1份，引发剂0.125份，小麦淀粉在70℃糊化2h，然后降至50℃，加入过硫酸钾、丙烯酰胺和烯丙基三甲基氯化铵反应5h，然后用乙醇析出烘干。
19.分别测试实例1-3得到的无机絮凝剂复合阳离子淀粉基絮凝剂在絮凝污水后的上清液浊度去除率（%）和泥饼含水率（%）。
20.在相同絮凝条件下，本发明实施的例1、2、3对实际污泥上清液最佳浊度去除率都在98%以上，在最佳投加量下本发明实施的例1、2、3絮凝后的泥饼含水率都在85%左右均低于pam絮凝后的泥饼含水率，絮凝效果都优于目前商业用絮凝剂pam，且在低投加量下也保持着良好的絮凝效率。
21.本说明书中各个实施例采用递进的方法，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参照即可。
22.最后要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。