有机高分子絮凝剂的制备方法、无机-有机高分子复合混凝剂的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了有机高分子絮凝剂的制备方法、无机-有机高分子复合混凝剂的制备方法与应用，有机高分子絮凝剂的制备方法，包括步骤：在引发剂与螯合剂存在的条件下，以溶液聚合的方式，将二甲基二烯丙基氯化铵单体进行聚合，得到聚二甲基二烯丙基氯化铵的胶体溶液即可。复合混凝剂的制备方法，包括步骤：1）将聚合硫酸铁溶液与胶体溶液加热混合，得到胶体的混合液；2）保温、分散直至混合液形成均相体系即可。所制备的絮凝剂、无机-有机高分子复合混凝剂中的至少一种在污染水体的混凝净化或污泥脱水处理中的应用。本发明专利技术的工艺简单，制备的复合絮凝剂的效果好；可用于微污染水源水混凝净化、特殊废水处理和污泥脱水等，操作简单、便捷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机高分子絮凝剂的制备方法、无机-有机高分子复合混凝剂的制备 方法与应用。
技术介绍
目前中国90%以上的城市水域都受到了不同程度的污染，50%的重点城镇水源水 质不符合饮用水水源的标准，都检测出多种污染物，有些是EPA规定的优先检出物，对人体 有致癌、致突变、致畸性等危害，微污染现象日趋严重。我国饮用水正面临严峻的挑战，一方 面是饮用水水源污染严重，且在相当长一段时间内污染程度可能进一步恶化；另一方面，饮 用水水质标准日趋严格，因此，客观形式已对国内供水企业采用的常规饮用水处理工艺提 出了严重挑战。近十年来，国内对微污染水处理技术的研宄己成为热点，国外研宄也有不少 进展。微污染水源水一般是指水体受到有机物污染，部分水质指标超过地表水环境质量标 准（GB3838 - 2002)III类水体标准的水体，在江河水源上表现为氨氮，色度，有机物等含 量超标。目前，水厂多采用常规的混凝-沉淀-过滤-消毒传统工艺，但是，强化混凝除藻、 除有机物效果的优劣，往往受源水水质、水温、混凝剂种类与性能、工艺条件与使用方法等 因素影响。混凝剂是混凝法水处理技术的重点，因此研宄开发能够提高出水水质的新型混 凝剂替代传统难以适应原水水质状况的传统药剂，在水处理中具有非常重要的意义。 无机高分子混凝剂聚合硫酸铁（polyFerricSulfate,PFS)，安全无生物毒性，对 溶解性有机物有很好的去除效果，并且又具有形成的絮体矾花大，混凝反应快速，pH适用范 围广，沉降性能和污泥脱水性好等优点。但是无机铁盐混凝剂的分子量、粒度大小以及混凝 架桥能力仍比有机混凝剂差很多。 二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC)是一种水溶性极强的有两个不饱和键的季铵盐 酸盐，DMDAAC的均聚物和共聚物为一类新型的阳离子型有机高分子絮凝剂（H)MDAAC)，由 DMDAAC单体分子内成环与分子间的链增长反应交替共存合成，聚合方式有水溶液聚合、有 机溶剂溶液聚合、沉淀聚合、乳液聚合和悬浮聚合等，以水溶液聚合最为经济，简单。DMDAAC 水溶液聚合最常用的引发剂是过过硫酸盐，相比国外常用的偶氮类引发剂引发得到的聚合 物分子量较低，但价格比较便宜。 作为一种水溶性阳离子聚合物，有机混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC) 具有正电荷密度高、水溶性好、分子量容易控制等优点，因而被广泛应用于工业及水处理领 域，单独使用时，不仅药剂成本较高，且水处理效果不佳，而将其与某些无机高分子混凝剂 复配使用时，则可以表现出较好的水处理效果。 因此，研宄和开发可以充分发挥无机、有机混凝剂各自特点的复合混凝剂，有望达 到优势互补或协同，实现强化混凝，提高污染物的去除效果，越来越受到人们的重视。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供有机高分子絮凝剂的制备方法、无机-有机高分子复合混 凝剂的制备方法与应用。 本专利技术所采取的技术方案是： 一种有机高分子絮凝剂的制备方法，包括步骤： 在引发剂与螯合剂存在的条件下，以溶液聚合的方式，将二甲基二烯丙基氯化铵单体 进行聚合，得到聚二甲基二烯丙基氯化铵的胶体溶液即可。 聚合是分两阶段进行的：第一阶段：搅拌条件下加热至45~65°C，反应2~4h;第二 阶段停止搅拌，升温至55~70°C后，保温时间l~2h。 单体转化率为50~90%。 引发剂与螯合剂的质量比为（20-70) :1。 所述的引发剂为过氧化物引发剂、偶氮类引发剂中的至少一种。 所述的螯合剂为胺基羧酸类螯合剂、羟基羧酸类螯合剂、多元羧酸类螯合剂中的 至少一种。 所制备的聚二甲基二烯丙基氯化铵的胶体溶液以固含量计其质量百分数为 30%~70%，特征粘度 0. 5~3.OdL/g。 -种无机-有机高分子复合混凝剂的制备方法，其特征在于：包括步骤： 1) 将聚合硫酸铁溶液与所制备的胶体溶液加热混合，得到胶体的混合液； 2) 保温、分散直至混合液形成均相体系即可。 聚合硫酸铁以全铁计其质量分数为10%以上；聚合硫酸铁的用量以全铁计与聚二 甲基二烯丙基氯化铵的质量比为（20-2) :1。 所制备的絮凝剂、无机-有机高分子复合混凝剂中的至少一种在污染水体的混凝 净化或污泥脱水处理中的应用。 本专利技术的有益效果是：本专利技术的工艺简单，制备的复合絮凝剂的效果好；可用于 微污染水源水混凝净化、特殊废水处理和污泥脱水等，操作简单、便捷。 具体来说： 1、本专利技术的PDMDAAC是采用两段法，工艺简单、成本低，使用方便，制备得到的聚二甲 基二烯丙基氯化铵特性粘度大，单体转化率高，产品可以直接应用，无需采用繁琐工艺回收 溶剂。 2、本专利技术将自制聚二甲基二烯丙基氯化按与聚合硫酸铁复配，达到优势互补或协 同，综合了PDMDAAC分子量高、电中和能力和吸附架桥能力强，适用范围广，产生的污泥量 少，以及PFS安全高效、反应快速、沉降性能好等特点。两者复配一方面使得G电位增高， 电中和能力增强，另一方面，PDMDAAC的高分子链使复合混凝剂的架桥、卷扫能力也得以增 强，混凝效果得到较大的提高。 3、应用水溶性极好、特性粘度大和单体转化率高的PDMDAAC，于室温下与无机高分 子混凝剂PFS均匀混合，得到性能稳定、安全无毒的无机一有机高分子复合混凝剂，其制备 工艺简单，原料易得，易于实现工业化。 4、采用相对分子质量系列化(特性粘度可调）的聚二甲基二烯丙基氯化铵与可以 调整铁含量的聚合硫酸铁，形成混凝性能可随水质和处理要求调整的系列，具有不同质量 比的复合混凝剂，在水处理过程中，各种功能可调，适合用性强。 5、复合混凝剂无需改变原有改变现有饮用水工艺，以单一药剂形式直接使用，可 用于微污染水源水混凝净化、特殊废水处理和污泥脱水等，操作简单、便捷。【具体实施方式】 一种无机-有机高分子复合混凝剂的制备方法，包括步骤： 1) 在引发剂与螯合剂存在的条件下，以水溶液聚合的方式，将二甲基二烯丙基氯化铵 单体进行聚合，得到聚二甲基二烯丙基氯化铵的胶体溶液； 2) 将聚合硫酸铁溶液与上步得到的胶体溶液加热混合，得到胶体的混合液； 3) 保温、分散直至混合液形成均相体系即可。 优选的，步骤1)中，聚合是分两阶段进行的：第一阶段：搅拌条件下加热至 45~65°C，反应2~4h;第二阶段停止搅拌，升温至55~70°C后，保温时间l~2h。 优选的，步骤1)中，引发剂与螯合剂的质量比为（20-70):1。 优选的，步骤1)中，二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的pH值为4~6,再进行聚合； 该单体溶液的质量浓度为55-65% ;进一步优选的，为60% ; 优选的，步骤1)中，所述的引发剂为过氧化物引发剂、偶氮类引发剂中的至少一种；进 一步优选的，为无机过氧化物引发剂、水溶性偶氮类引发剂中的至少一种；更进一步优选 的，为过硫酸盐；更进一步优选的，为过硫酸铵。 优选的，步骤1)中，所述的螯合剂为胺基羧酸类螯合剂、羟基羧酸类螯合剂、多元 羧酸类螯合剂中的至少一种；进一步优选的，为EDTA(乙二胺四乙酸四钠)、EDTA-4Na(乙 二胺四乙酸四钠)、NTA(氨基三乙酸)、NTA-3Na(氨基三乙酸三钠）、DTPA(二乙烯三胺五乙 酸)、DTPA-5Na(二乙烯三胺五乙酸五钠)、CA(柠檬酸)、TA(酒石酸)、GA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于：包括步骤：在引发剂与螯合剂存在的条件下，以溶液聚合的方式，将二甲基二烯丙基氯化铵单体进行聚合，得到聚二甲基二烯丙基氯化铵的胶体溶液即可。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟少芬，李阳苹，纪传伟，刘治猛，蔡卓弟，
申请(专利权)人：东莞理工学院，东莞市清洁生产科技中心，
类型：发明
国别省市：广东;44