專利名稱：聚合鋁－聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑及其制備工藝，屬于化學技術領域。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發展，每年排放大量的工業廢水和生活污水，其中染料廢水和印染廢水占有相當大的比例。印染廢水具有成分復雜、濃度高、色度深等特點，且含有多種具有生物毒性或致癌、致畸、致突變的水溶性有機物，難以采用常規的生物處理方法或物化方法進行治理。尤其是廢水中殘存的水溶性染料組分，即使濃度甚低，排入水體后亦會造成水體透光率的降低，而最終將導致水體生態系統的破壞。因此，染料和印染行業廢水的治理問題，特別是脫色處理問題，是當今國內外廢水處理中急需解決的一大難題。在染料和印染行業廢水脫色處理中，化學絮凝方法是當前國內外重點研究的方向之一。化學絮凝脫色方法的效果關鍵取決于絮凝劑的性能。
聚合氯化鋁是國內外在印染廢水處理中廣泛應用的無機高分子絮凝劑，其優點反映在它比傳統的鋁鹽絮凝劑(如硫酸鋁、氯化鋁等)效能更優異，比有機高分子絮凝劑的價格低廉。但是，在形態、聚合度及相應的凝聚-絮凝效果方面，聚合氯化鋁仍處于傳統鋁鹽絮凝劑與有機高分子絮凝劑之間，它的分子量以及對膠體物質的吸附架橋能力比有機高分子絮凝劑差很多，而且還存在對進一步水解反應的不穩定性問題。另外，聚合氯化鋁在應用中，存在著較有機高分子絮凝劑投藥量高、產生的污泥量大等缺點。而近年來的研究認為，有機高分子絮凝劑聚環氧氯丙烷胺由于其結構特點而對染料(特別是對于水溶性染料)具有脫色效果好、適用范圍廣、受pH影響小、用量少、產生的污泥量少等特點，但是其最佳投藥范圍窄、水處理成本較無機絮凝劑高。無機與有機高分子絮凝劑各自存在的缺點促使絮凝劑向復合絮凝劑方向發展，以便克服各自的缺點，強化絮凝效能，提高凈水效果，降低水處理成本。
查新結果表明國內文獻數據庫中，未發現有與本發明相同的以聚合氯化鋁，聚環氧氯丙烷胺為原料制備聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑的制備工藝的文獻報道。
發明內容本發明針對現有絮凝劑的不足，提供一種既具有良好貯存穩定性又具有良好絮凝效果的聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑及其制備工藝。
一種聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑，外觀為淺黃色或無色液體，含Al2O3的重量百分比9.0％～10.6％，含聚環氧氯丙烷胺的重量百分比10.0％，pH為3.1～4.5。
聚合鋁一聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑的制備工藝如下(1)取69～71g的AlCl3·6H2O固體于燒杯中，加入58～62ml蒸餾水，用電磁攪拌器加熱至40℃～60℃，使其完全溶解，然后在攪拌的條件下，用40～60min的時間，將18～22g的Na2CO3粉末均勻地加入上述溶液中，達到預定的堿化度B＝1.4～1.6，制備出的聚合氯化鋁中Al2O3重量百分含量為10～11％；(2)取質量分數為33％的二甲胺溶液89～91g，置于150ml三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在冰水浴鍋中冷卻，使二甲胺降溫到10℃以下，將73～75g的環氧氯丙烷加入分液漏斗，打開回流冷凝器的冷卻水，在攪拌的情況下，用1～2h的時間滴加到二甲胺溶液中，使反應器內的溫度控制在10℃～20℃，滴加完畢后，再攪拌30min，使反應器內的溫度再次降到10℃以下，然后加入交聯劑，其質量比為2.5％，最后恒溫控制在60℃～75℃，反應5h后停止，制備出粘度為2800-3200mpa·s，固含量為60～65％的聚環氧氯丙烷胺。
(3)分別以重量比為19∶1～9∶1的比例取上述方法制備出的聚合氯化鋁和聚環氧氯丙烷胺，在30～50℃條件下反應50～70min，制備出聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑成品。
本發明制備得到的聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑作為一種新型高效的水處理藥劑，可廣泛應用于紡織印染廢水的處理。
本發明的聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑與現有技術相比具有如下優良效果
本發明聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑，屬于水處理領域中新型高分子絮凝劑。此絮凝劑是在傳統鋁鹽絮凝劑的基礎上發展起來的新型復合無機有機高分子絮凝劑，是以AlCl3·6H2O、聚環氧氯丙烷胺為原料，采用將聚環氧氯丙烷胺引入到聚合氯化鋁溶液中的方法制備而成。該絮凝劑分子量高、產品穩定性好、對膠體物質的吸附架橋能力強、絮凝效果好、適用范圍廣、產生的污泥量少等優點，以及鋁鹽最佳投藥范圍寬、水處理成本低等優點。本發明以AlCl3·6H2O、聚環氧氯丙烷胺為主要原料，制備得到了聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑，具有生產工藝簡捷、經濟、適用等特點。此絮凝劑可廣泛適用于紡織印染廢水的處理，并有良好的水處理效果。
具體實施方式
實施例一種聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑，外觀為淺黃色或無色液體，含Al2O3的重量百分比9.0％～10.6％，含聚環氧氯丙烷胺的重量百分比10.0％，pH為3.1～4.5。
聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑的制備工藝如下(1)取69～71g的AlCl3·6H2O固體于燒杯中，加入58～62ml蒸餾水，用電磁攪拌器加熱至40℃～60℃，使其完全溶解，然后在攪拌的條件下，用40～60min的時間，將18～22g的Na2CO3粉末均勻地加入上述溶液中，達到預定的堿化度B＝1.4～1.6，制備出的聚合氯化鋁(PAC)中Al2O3重量百分含量為10～11％；(2)取質量分數為33％的二甲胺溶液89～91g，置于150ml三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在冰水浴鍋中冷卻，使二甲胺降溫到10℃以下，將73～75g的環氧氯丙烷加入分液漏斗，打開回流冷凝器的冷卻水，在攪拌的情況下，用1-2h的時間滴加到二甲胺溶液中，使反應器內的溫度控制在10℃～20℃，滴加完畢后，再攪拌30min，使反應器內的溫度再次降到10℃以下，然后加入交聯劑，其質量比為2.5％，最后恒溫控制在60℃～75℃，反應5h后停止，制備出粘度為2800-3200mpa·s，固含量為60～65％的聚環氧氯丙烷胺。
(3)分別以重量比為19∶1～9∶1的比例取上述方法制備出的聚合氯化鋁和聚環氧氯丙烷胺，在30～50℃條件下反應50～70min，制備出聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑成品。
將按以上步驟制備的聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑(PAC-EPI-DMA)產品用于活性艷紅模擬廢水的脫色處理，同時與聚合氯化鋁(PAC)、聚環氧氯丙烷胺(EPI-DMA)的脫色效果作對比較，結果列于表1。
表1PAC-EPI-DMA處理活性艷紅模擬廢水的脫色處理效果
從以上處理結果可見，在同等投量條件下PAC-EPI-DMA處理活性艷紅模擬廢水的效果明顯優于PAC絮凝劑及EPI-DMA絮凝劑。雖然單獨使用EPI-DMA絮凝劑時也可以達到90％的脫色率，但絮凝劑的投加量大大增加，相應增加了處理成本。
將按以上步驟制備的PAC-EPI-DMA產品用于分散大紅模擬廢水的脫色處理，同時與PAC、EPI-DMA的脫色效果作對比較，結果列于表2。
表2PAC-EPI-DMA處理分散大紅模擬廢水的脫色處理效果
從以上處理結果可見，在處理分散大紅模擬廢水時，使用PAC-EPI-DMA較單獨使用PAC和EPI-DMA在較低投加量下有更好的脫色效果。
將按以上步驟制備的PAC-EPI-DMA產品用于濱州印染廠的實際印染廢水的脫色處理，同時與PAC、EPI-DMA的脫色效果作對比較，結果列于表3。廢水的水質情況如下廢水的最大吸收波長在589.8nm，原水在該波長下的吸光度為1.480，pH為11.2，COD為550mg/L。
表3PAC-EPI-DMA處理實際紡織印染廢水的脫色處理效果
從以上處理結果可見，PAC-EPI-DMA無機有機復合絮凝劑處理實際印染廢水的絮凝效果明顯優于PAC絮凝劑及EPI-DMA絮凝劑，在最佳投量300mg/L時脫色率較EPI-DMA提高5％，較PAC提高10％，而COD去除率較EPI-DMA提高14％，較PAC提高21％。
權利要求
1.一種聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑，其特征在于，外觀為淺黃色或無色液體，含Al2O3的重量百分比9.0％～10.6％，含聚環氧氯丙烷胺的重量百分比10.0％，pH為3.1～4.5。
2.一種聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑的制備工藝，其特征在于，制備工藝如下(1)取69～71g的AlCl3·6H2O固體于燒杯中，加入58～62ml蒸餾水，用電磁攪拌器加熱至40℃～60℃，使其完全溶解，然后在攪拌的條件下，用40～60min的時間，將18～22g的Na2CO3粉末均勻地加入上述溶液中，達到預定的堿化度B＝1.4～1.6，制備出的聚合氯化鋁(PAC)中Al2O3重量百分含量為10～11％；(2)取質量分數為33％的二甲胺溶液89～91g，置于150ml三口圓底燒瓶中，將燒瓶放在冰水浴鍋中冷卻，使二甲胺降溫到10℃以下，將73～75g的環氧氯丙烷加入分液漏斗，打開回流冷凝器的冷卻水，在攪拌的情況下，用1～2h的時間滴加到二甲胺溶液中，使反應器內的溫度控制在10℃～20℃，滴加完畢后，再攪拌30min，使反應器內的溫度再次降到10℃以下，然后加入交聯劑，其質量比為2.5％，最后恒溫控制在60℃～75℃，反應5h后停止，制備出粘度為2800-3200mpa·s，固含量為60～65％的聚環氧氯丙烷胺；(3)分別以重量比為19∶1～9∶1的比例取上述方法制備出的聚合氯化鋁和聚環氧氯丙烷胺，在30～50℃條件下反應50～70min，制備出聚合鋁-聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑成品。
全文摘要
聚合鋁－聚環氧氯丙烷胺無機有機復合絮凝劑及其制備工藝，屬于水處理領域中新型高分子絮凝劑。以AlCl
文檔編號C02F1/52GK1868910SQ20061004438
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月6日 優先權日2006年6月6日
發明者高寶玉, 孫遜, 岳欽艷, 張棟華, 王元方, 王曉娜 申請人:山東大學