用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法
【專利摘要】本發明公開一種用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法，其包括步驟：制備羥甲基淀粉；將上述制備的羥甲基淀粉與去離子水在恒溫水浴環境下混合攪拌均勻，加入適量濃度為1x10-3mol/L的硝酸鈰銨為引發劑，再加入重量是羥甲基淀粉重量1.5～3倍的丙烯酰胺，在氮氣保護的反應環境下，控制反應溫度40～60℃及反應時間1～3小時，即得接枝共聚物；將接枝共聚物與去離子水混合攪拌均勻，加入甲醛和二甲胺溶液，控制反應溫度40～60℃及反應時間1～3小時，反應完成后，將反應液冷卻到常溫并將反應液導入丙酮溶液中沉淀析出，洗滌數次即得改性絮凝劑。本發明具有生產原料來源廣泛、成本低廉、pH值適用范圍寬且絮凝性能優良等優點。
【專利說明】
用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢水處理技術，尤其是涉及一種用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法。
【背景技術】
[0002]絮凝劑，又稱沉降劑，是用來使混合溶液體系中的溶質、懸浮物顆粒或者膠體絮凝凝聚產生絮狀沉淀的物質。絮凝反應是較為復雜的物理、化學過程，其絮凝機理尚未完全成熟。目前較為統一的認識是絮凝劑作用機理是絮凝和凝聚兩種作用過程的統一體。水處理絮凝過程就是向待處理水體系中加入絮凝劑，使水相中懸浮物顆粒體系在絮凝劑促進下，相互碰撞、脫穩進而凝聚成一定粒徑的微粒，脫穩的微粒由于進一步碰撞、網捕卷掃、化學接觸、共同沉淀等作用而聚集成礬花。在聚集過程中礬花互相碰撞，聚集物顆粒越來越大，最終依靠重力作用而沉降于水體底部，從而達到水體凈化的目的。
[0003]絮凝劑的品種繁多，從低分子到高分子，從單一型到復合型，總的趨勢是向廉價實用、無毒高效的方向發展。無機絮凝劑價格便宜，但對人類健康和生態環境會產生不利影響；有機高分子絮凝劑雖然用量少，浮渣產量少，絮凝能力強，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好，但這類高聚物的殘余單體具有“三致”效應(致崎、致癌、致突變)，因而使其應用范圍受到限制；微生物絮凝劑因不存在二次污染，使用方便，應用前景誘人。微生物絮凝劑將可能在未來取代或部分取代傳統的無機高分子和合成有機高分子絮凝劑。微生物絮凝劑的研制和應用方興未艾，其特性和優勢為水處理技術的發展展示了一個廣闊的前景。
【發明內容】
[0004]本發明提出一種成本低廉、絮凝性能優良、適應范圍較廣的用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法。
[0005]本發明采用如下技術方案實現:用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法，其包括步驟:
[0006]將淀粉、氯乙酸及氫氧化鈉按1: (I?1.5): (1.5?2.5)的摩爾比加到適量甲醇中，在恒溫水浴環境下混合攪拌均勻，控制反應溫度40?60°C及反應時間3?6小時，反應完成后以70-80%的含水甲醇清洗，真空干燥得到羥甲基淀粉；
[0007]將上述制備的羥甲基淀粉與去離子水在恒溫水浴環境下混合攪拌均勻，加入適量濃度為lX10_3mOl/L的硝酸鈰銨為引發劑，再加入重量是羥甲基淀粉重量1.5?3倍的丙烯酰胺，在氮氣保護的反應環境下，控制反應溫度40?60°C及反應時間I?3小時，即得接枝共聚物；
[0008]將接枝共聚物與去離子水混合攪拌均勻，加入甲醛和二甲胺溶液，控制反應溫度40?60°C及反應時間I?3小時，反應完成后，將反應液冷卻到常溫并將反應液導入丙酮溶液中沉淀析出，洗滌數次即得改性絮凝劑。
[0009]其中，淀粉、氯乙酸及氫氧化鈉按1:1.2:2的摩爾比混合均勻，反應溫度55°C，反應時間5小時。
[0010]其中，羥甲基淀粉與丙烯酰胺之間的重量比為1:2，反應溫度601:，反應時間1.5小時。
[0011]其中，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之間的摩爾比為1: (I?1.5): (1.2?2)。
[0012]其中，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之間的摩爾比為1:1:1.5，反應溫度501:，反應時間2小時。
[0013]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0014]實踐證明，本發明提出的絮凝劑對工業廢水、生活污水等有較強的絮凝和脫色效果，且絮凝性能較佳，絮凝性能優于陽離子聚丙烯酰胺及聚合氯化鋁等。因此，本發明具有生產原料來源廣泛、成本低廉、PH值適用范圍寬且絮凝性能優良等優點。
【具體實施方式】
[0015]本發明使用來源廣泛的淀粉(比如玉米淀粉、土豆淀粉等)來制備用于廢水處理的低成本改性絮凝劑，該絮凝劑由如下方法制備:
[0016]首先，將淀粉、氯乙酸及氫氧化鈉按1:(1?1.5):(1.5?2.5)的摩爾比加到適量甲醇中，在恒溫水浴環境下混合攪拌均勻，控制反應溫度40?60°C及反應時間3?6小時，反應完成后，倒出反應液并以70-80%的含水甲醇洗至對硝酸銀溶液不呈氯離子反應即可，真空干燥得到羥甲基淀粉。
[0017]最佳的，淀粉、氯乙酸及氫氧化鈉按1:1.2:2的摩爾比混合均勻，反應溫度55°C，反應時間5小時。
[0018]其次，將上述制備的羥甲基淀粉與去離子水在恒溫水浴環境下混合攪拌均勻，力口入適量濃度為lX10_3mOl/L的硝酸鈰銨為引發劑，再加入重量是羥甲基淀粉重量1.5?3倍的丙烯酰胺，在氮氣保護的反應環境下，控制反應溫度40?60°C及反應時間I?3小時，SP得接枝共聚物。
[0019]最佳的，羥甲基淀粉與丙烯酰胺之間的重量比為1:2，反應溫度60°C，反應時間1.5小時。
[0020]最后，將接枝共聚物進行陽離子化處理，接枝在淀粉上的丙烯酰胺陽離子化后生成了 N-二甲氨基丙烯酰胺。
[0021]將接枝共聚物與去離子水混合攪拌均勻，加入甲醛和二甲胺溶液，控制反應溫度40?60°C及反應時間I?3小時；反應完成后，將反應液冷卻到常溫并將反應液導入丙酮溶液中沉淀析出，洗滌數次，得到本發明的改性絮凝劑。
[0022]上述陽離子化反應中，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之間的摩爾比為1:(1?1.5): (1.2?2)。較佳的，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之間的摩爾比為1:1:1.5，反應溫度50°C，反應時間2小時。
[0023]將上述制備的改性絮凝劑(絮凝劑A)、陽離子聚丙烯酰胺(絮凝劑B)及聚合氯化鋁(絮凝劑C)均以相同的試驗條件下(在相同來源的廢水中均投加相等量的三種絮凝劑，廢水PH值相同，反應時間也相同)，三種絮凝劑的絮凝性能分別如下:
[0024]1、廢水的初始pH值為4,絮凝劑的投入量為6mg/L,反應時間為40分鐘,絮凝劑A、絮凝劑B和絮凝劑C分別對廢水中COD去除率達到91.4%,85.7%及82.5%。
[0025]2、廢水的初始pH值為6，絮凝劑的投入量為8mg/L，反應時間為60分鐘，絮凝劑A、絮凝劑B和絮凝劑C分別對廢水中COD去除率達到90.6%,82.3%及76.2%。
[0026]3、廢水的初始pH值為8，絮凝劑的投入量為10mg/L，反應時間為50分鐘，絮凝劑A、絮凝劑B和絮凝劑C分別對廢水中COD去除率達到88.6%,22.3%及13.2%。
[0027]由此可見，本發明提出的改性絮凝劑是一種pH值適應范圍廣，在酸性、堿性環境下均具有較佳絮凝性能的低成本絮凝劑，其絮凝性能優于陽離子聚丙烯酰胺及聚合氯化鋁等現有的絮凝劑。
[0028]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法，其特征在于，包括步驟: 將淀粉、氯乙酸及氫氧化鈉按1: (1?1.5): (1.5?2.5)的摩爾比加到適量甲醇中，在恒溫水浴環境下混合攪拌均勻，控制反應溫度40?60°C及反應時間3?6小時，反應完成后以70-80%的含水甲醇清洗，真空干燥得到羥甲基淀粉； 將上述制備的羥甲基淀粉與去離子水在恒溫水浴環境下混合攪拌均勻，加入適量濃度為lX10_3mOl/L的硝酸鈰銨為引發劑，再加入重量是羥甲基淀粉重量1.5?3倍的丙烯酰胺，在氮氣保護的反應環境下，控制反應溫度40?60°C及反應時間1?3小時，即得接枝共聚物； 將接枝共聚物與去離子水混合攪拌均勻，加入甲醛和二甲胺溶液，控制反應溫度40?60°C及反應時間1?3小時,反應完成后,將反應液冷卻到常溫并將反應液導入丙酮溶液中沉淀析出，洗滌數次即得改性絮凝劑。
2.根據權利要求1所述用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法，其特征在于，淀粉、氯乙酸及氫氧化鈉按1:1.2:2的摩爾比混合均勻，反應溫度55°C，反應時間5小時。
3.根據權利要求1所述用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法，其特征在于，羥甲基淀粉與丙烯酰胺之間的重量比為1:2，反應溫度60°C，反應時間1.5小時。
4.根據權利要求1所述用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法，其特征在于，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之間的摩爾比為1: (1?1.5): (1.2?2)。
5.根據權利要求4所述用于廢水處理的低成本改性絮凝劑制備方法，其特征在于，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之間的摩爾比為1:1:1.5，反應溫度50°C，反應時間2小時。
【文檔編號】C08F251/00GK104311743SQ201410609362
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】劉四 申請人:劉四