一种助凝脱色软化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及污水处理领域，尤其涉及一种助凝脱色软化剂及其制备方法和应用，所述助凝脱色软化剂，包括无机矿物；所述无机矿物的表面包覆有一层聚单宁酸；所述聚单宁酸的表面接枝有聚丙烯酰胺链段；所述聚丙烯酰胺链段中掺杂有含有氮原子杂环基团的掺杂链段。本发明专利技术中的助凝脱色软化剂能够通过多种方式对污水中的污染物起到吸附，经过本申请中的助凝脱色软化剂处理后的污水其重金属离子含量以及色度能够有效降低，进而减轻了对于污水的后续处理的难度，此外本发明专利技术中的助凝脱色软化剂制备成本低廉，能够有效降低污水处理的成本。能够有效降低污水处理的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种助凝脱色软化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水处理领域，尤其涉及一种助凝脱色软化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]污水处理按照处理程度来分可分为一级处理、二级处理和三级处理，其中一级处理主要是用于除去污水中呈悬浮状态的固体物质，二级处理主要是用于去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质。
[0003]通常在一级处理以及二级处理的过程中会向污水中投加加入一定量的絮凝剂，以使得污水中的悬浮状态的固体物质呈以及胶体的有机污染物质得以沉淀去除。
[0004]目前常用的一些絮凝剂包括无机絮凝剂(例如三氯化铁、硫酸亚铁以及明矶)以及有机絮凝剂(例如聚丙烯酰胺)通常无法对于溶于污水中的重金属污染物以及有机染料起到良好的吸附效果，因此导致污水在一级处理以及二级处理后其色度依旧超标，同时水质依旧偏硬，远达不到排放标准。因此还需要针对这些重金属污染物以及有机染料进行深度处理，因此使得目前针对该类含有重金属污染物的污水的处理效率较低，且处理成本较高。
[0005]例如申请号为CN201610250064.6一种污水处理用复合高分子絮凝剂，其包括以下质量份数的原料：多聚羟基氯化铝硅20～30份、混凝剂30～50份、壳聚糖季铵盐5～10份、沉淀剂3～10份、无水三氯化铁5～10份、二甲基二烯丙基氯化铵
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丙烯酰胺共聚物3～6份、阳离子醚化淀粉6～12份、活性炭粉3～15份和助凝剂20～40份。该专利技术的絮凝剂及使用方法具有污水处理效率高及应用范围广等特点，使用简便，绿色、环保、低碳，但是其技术方案对于污水中的重金属没有明显的吸附作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服现有技术中的絮凝剂无法对污水中的重金属污染物起到良好的吸附效果，导致污水的色度以及硬度无法达标，同时对于污水的处理效率较低，处理成本较高的缺陷，提供了一种助凝脱色软化剂及其制备方法和应用以克服上述不足之处。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：第一方面，本专利技术首先提供了一种助凝脱色软化剂，包括无机矿物；所述无机矿物的表面包覆有一层聚单宁酸；所述聚单宁酸的表面接枝有聚丙烯酰胺链段；所述聚丙烯酰胺链段中掺杂有含有氮原子杂环基团的掺杂链段。
[0008]本专利技术中的助凝脱色软化剂其主要由三部分组成，其具体包括无机矿物、包覆在无机矿物表面的聚单宁酸以及接枝在聚单宁酸上的聚丙烯酰胺链段构成。
[0009]其中本专利技术采用无机矿物作为基质成分之一，其原因在于无机矿物通常以层状或者颗粒状的结构形式存在，因此在无机矿物之间会形成大量的空隙，因此其比表面积较大，因而能够对于水中的污染物(例如无机污染物颗粒、有机胶体以及重金属)具有良好的吸附
作用。同时，由于无机矿物通常带有一定的负电荷，因此其在放入到污水中后，其中的一些带正电的污染物(例如上文中所述的重金属离子)便会吸附到无机矿物的表面，并且无机矿物中的阳离子也会与溶液中的重金属离子、钙离子体积镁离子之间发生离子交换，从而有效提升了对于污染物的吸附效果，并且有效降低了污水的硬度。
[0010]无机矿物虽然存在上述优点，但是申请人发现，无机矿物在污水中的沉淀速度过快，若直接将无机矿物添加到污水中后，其会快速沉淀到污水池的底部，因而难以对污水中的污染物起到吸附效果。同时由于无机矿物对于污染物的吸附主要是基于物理吸附以及离子交换，因此在重金属污染物的吸附过程中其存在解吸附的问题，导致其对于重金属的吸附实际效果较为一般，同时对于污水的硬度降低效果也有限。
[0011]因此，针对以上缺陷，本专利技术通过以下方式对无机矿物进行改性：首先，本专利技术首先在无机矿物的表面包覆有一层聚单宁酸，其分子结构中包含有大量的羟基以及羧基，因此能够与水中的金属离子以及二氧化硅形成络合物，因而能够有效软化水质，同时提升无机矿物对于重金属离子以及二氧化硅的吸附效果。由于其能够通过络合的方式与重金属离子结合，因而其稳定性相较于物理吸附而言更佳，使得重金属与聚单宁酸结合后能够被稳定捕获，防止出现重金属离子解吸附的问题。
[0012]其次，本专利技术还在聚单宁酸的表面接枝有聚丙烯酰胺链段，这些聚丙烯酰胺链段本身对于污水中的颗粒污染物以及胶体污染物具有强大的絮凝作用，因此能够与无机矿物相配合提升对于污水中的颗粒污染物以及胶体污染的絮凝吸附作用。同时，由于其溶解在水中之后，其能够稳定分散在水中缓慢絮凝，因此在这一过程中能够延长无机矿物沉入污水池底部的时间，从而延长了无机矿物与污水的接触时间，使得无机矿物对于污水的处理效果更进一步。
[0013]同时，本专利技术还针对聚丙烯酰胺链段做了一定的改性处理，其在聚丙烯酰胺链段中还掺杂有一定的有含有氮原子杂环基团的掺杂链段，这一部分氮原子杂环基团能够对于污水中的金属离子起到良好的络合效果，并且在络合结束后，聚丙烯酰胺链段会对与氮原子杂环基团络合的重金属离子起到包覆作用，因而能够进一步提升对于重金属吸附效果。当絮凝后重金属污染物会随着本申请中的助凝脱色软化剂沉淀至污水池底部的淤泥中，从而使得经过本申请中的助凝脱色软化剂处理后的污水其重金属离子含量以及色度能够有效降低，进而减轻了对于污水的后续处理的难度，并降低了后续处理成本。
[0014]作为优选，所述无机矿物为膨润土、云母、蒙脱石、滑石、高岭土中的一种或多种的组合。
[0015]本专利技术中所选用的如上无机矿物均为具有层状结构无机矿物，其比较面积较大，在层与层之间能够形成用于容纳污水的微型吸附空间，在微型吸附空间内部的重金属、钙镁离子以及其他污染物能够被无机矿物所吸附并发生离子交换，从而将这些污染物被固定在无机矿物表面。
[0016]同时本专利技术中所选用的这些无机矿物的存储量较大，因此其价格便宜，更加适合大规模使用，降低使用成本。
[0017]作为优选，所述氮原子杂环基团为吡啶基、吡咯基、吡唑基、哌啶基、咪唑基、嘧啶基中的任意一种或多种的组合。
[0018]作为优选，所述掺杂链段占聚丙烯酰胺链段总摩尔量的5～20％。
[0019]本专利技术中的聚丙烯酰胺链中掺杂链段的量对于本申请中的助凝脱色软化剂的分散性能有着较为明显的影响，经过申请人的测试发现，当掺杂链段占聚丙烯酰胺链段总摩尔量小于5％以后，其对于重金属离子的吸附效果较差，不利于对于污水的处理，而当掺杂链段占聚丙烯酰胺链段总摩尔量大于20％以后，则会导致水溶性下降，导致无法有效分散，因此在掺杂链段占聚丙烯酰胺链段总摩尔量的5～20％条件下具有最优异的效果。
[0020]第二方面，本专利技术还提供了一种用于制备上述助凝脱色软化剂的方法，包括以下步骤：(1)在无机矿物表面包覆一层聚单宁酸；(2)在包覆有聚单宁酸的无机矿物表面接枝含有丙烯酸基团的链段；(3)将步骤(2)中制备得到的无机矿物、丙烯酰胺以及含有氮原子杂环基团丙烯酸酯共聚，得到所述助凝脱色软化剂。
[0021]本专利技术中的凝脱色软化剂其具有制备方法简单有效，其仅仅只需要经过简单的三步即可实现助凝脱色软化剂的合成，同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种助凝脱色软化剂，其特征在于，包括无机矿物；所述无机矿物的表面包覆有一层聚单宁酸；所述聚单宁酸的表面接枝有聚丙烯酰胺链段；所述聚丙烯酰胺链段中掺杂有含有氮原子杂环基团的掺杂链段。2.根据权利要求1所述的一种助凝脱色软化剂，其特征在于，所述无机矿物为膨润土、云母、蒙脱石、滑石、高岭土中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的一种助凝脱色软化剂，其特征在于，所述氮原子杂环基团为吡啶基、吡咯基、吡唑基、哌啶基、咪唑基、嘧啶基中的任意一种或多种的组合。4.根据权利要求1所述的一种助凝脱色软化剂，其特征在于，所述掺杂链段占聚丙烯酰胺链段总摩尔量的5~20%。5.一种用于制备权利要求1~4中任意一项所述助凝脱色软化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在无机矿物表面包覆一层聚单宁酸；（2）在包覆有聚单宁酸的无机矿物表面接枝含有丙烯酸基团的链段；（3）将步骤（2）中制备得到的无机矿物、丙烯酰胺以及含有氮原子杂环基团丙烯酸酯共聚，得到所述助凝脱色软化剂。6.根据权利要求5所述制备助凝脱色软化剂的方法，其特征在于，所述步骤（2）具体如下：将包覆有聚单宁酸的无机矿物分散于有机溶液中，形成混合液，然后向其中滴加丙烯酰氯溶液，使得丙烯酰氯与聚单宁酸中的羟基反应，从而得到表面接枝有丙烯酸基团的链段的无机矿物。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张闰容，干建文，
申请(专利权)人：浙江碧源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：