專利名稱：納米氧化鐵-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無機-有機復合絮凝劑，特別涉及一種用于飲用水中有機物、濁度、色度去除效果較好的復合絮凝劑。
背景技術：
面對水源水質的變化和對水質要求的提高，常規(guī)的混凝工藝已不能滿足要求。 國內(nèi)外的試驗研究和實際生產(chǎn)結果表明常規(guī)的混凝、沉淀及過濾只能去除水中有機物的 20% 30%，且由于溶解性有機物的存在，不利于破壞膠體的穩(wěn)定性除濁效果顯著下降，因此，對復合絮凝劑的研究越來越受到關注，如專利CN1821114A公開了一種硫酸鋁、熟石灰等復合絮凝劑的制備方法；專利CN1393410A通過水解反應、聚合反應及縮聚反應將二氰二胺與甲醛的聚合物、聚硫氯化鋁和/或聚硫氯化鋁鈣制成一種有機無機復合型絮凝劑 ’專利CN101327977A將鋁鹽、鐵鹽、聚丙烯酰胺及淀粉復合成雙層或多層絮凝劑，經(jīng)多層緩釋的結構增加了藥劑的作用效率，提高了藥劑的效能；專利CN101717144A將聚硅酸鋁鐵與殼聚糖按適當比例混合之后得到性能穩(wěn)定、儲存性能好、使用方便等優(yōu)點。目前制備復合絮凝劑使用的為鐵鹽、鋁鹽及聚合鋁鹽與高分子有機物復合成絮凝劑，增強混凝效果；或者用增加混凝劑投加量的方法來改善混凝效果不僅增加處理成本，也可能使出水中的金屬離子濃度增加。納米材料具有獨特的納米效應小尺寸效應、界面效應、量子效應、宏觀量子隧道效應，將其應用于環(huán)境領域的研究越水越多。氧化鐵具有儲量大，提取簡單，治污設備簡易，治理效果好，作為環(huán)保材料前景十分看好。陽離子聚電解質作為有機絮凝劑，與無機絮凝劑相比，它用量少，絮凝速度快，受共存鹽類、PH值及溫度影響小，生成污泥量少而易處理，對節(jié)約用水、廢水處理和回用有重要作用。而強化混凝通過對藥劑的匹配改善和混凝工藝的優(yōu)化，增大絮體對水中超微顆粒的碰撞、吸附、和脫除作用，降低出水濁度，提高對有機物的去除率。這種不需大量資金投入便可解決水源水微污染問題的處理技術，可為保護人類飲水安全，解決水質型缺水問題，促進社會經(jīng)濟的進步發(fā)揮作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過納米氧化鐵-陽離子聚電解質耦合形成的多元復合絮凝劑， 納米氧化鐵具有專屬吸附作用，但由于納米材料獨特的效應，在水中不易分散，會團聚成大顆粒，形成穩(wěn)定的膠體，使絮凝作用受影響。將納米氧化鐵與陽離子聚電解質耦合，利用陽離子聚電解質使納米顆粒能更好的分散，同時發(fā)揮陽離子聚電解質的“聚電絡合效應”，形成易于沉降的絮體，同時能對水中有機質、重金屬和有毒污染物很好的去除。本發(fā)明的制備方法，具體說明如下1、一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，以納米氧化鐵和陽離子聚電解質耦合而成多元復合絮凝劑按重量百分比進行制備，納米氧化鐵5-60%、聚合有機物0. 1-2%，余量為水。2、所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是在納米氧化鐵如納米α -FeOOH^Fe3O4, α _Fe203、γ-Fe2O3等制備過程中加入陽離子聚電解質，反應完畢后經(jīng)洗滌、精制等工藝制得多元復合絮凝劑(或再經(jīng)干燥、研磨等工藝制得多元復合絮凝劑干粉)。3、所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是水處理絮凝過程為將納米氧化鐵與陽離子聚電解質分別加入，納米氧化鐵加入后，進行混凝攪拌，混凝條件為快攪100-1000r/min，0. 5_30min。慢攪20_120r/min，5_60min。快攪0. 2-10min后加入陽離子聚電解質，混凝溫度4-60°C。4、所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是納米氧化鐵α -FeOOH、Fe3O4, α -Fe2O3^ Y -Fe2O3等；陽離子聚電解質聚胺、聚丙烯酰
胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、殼聚糖等。本發(fā)明制備的納米氧化鐵-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑的特點是1、采用的原材料方便易得，無任何有機化合物，在常溫常壓下進行制備，可以降低生產(chǎn)成本且綠色環(huán)保。2、該新型高效復合絮凝劑對水中的有機物質、濁度、色度的去除受水質PH影響較小，相對于傳統(tǒng)絮凝劑和聚鐵更具有優(yōu)勢。3、該新型高效復合絮凝劑，適用于微污染水源強化處理，對有毒有害污染物(重金屬、毒害有機物等)，腐殖酸，色度具有較高的處理效果，且具有分離效果好、沉降快、出水濁度小、PH適用范圍廣等優(yōu)點。4、工藝操作簡單可進行工業(yè)化的應用。
具體實施例方式下面給出本發(fā)明的幾個具體實施例，以對本發(fā)明進行更加詳細的說明實施例1將側田水庫原水水樣IOOOmL加入到一系列250mL燒杯中，分別加入50mg/L、 100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、600mg/L 納米!^e3O4 絮凝劑進行混凝攪拌，快攪 1 分鐘后加入lmg/LPDADMAC，取混凝攪拌后，靜置沉降后的上清液，過0. 45 μ m的濾膜于50mL離心管中，腐殖酸的去除用TOC儀測定其總有機碳含量表示，并測定處理前后水濁度、色度的變化，結果表明腐殖酸的去除率49% ；濁度去除率77% ；色度去除率88%。實施例2在IOOOmL 燒杯中，將濃度分別為 50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、 600mg/L納米α -FeOOH絮凝劑于一系列IOOOmL燒杯中，將事先調(diào)節(jié)好的ρΗ值分別為5、6、 7、8，初始濃度為10mg/L的腐殖酸溶液IOOOmL加入到燒杯中，進行混凝攪拌，快攪1分鐘后加入5mL濃度為400mg/LPDADMAC溶液?；炷郎囟葹?5°C。取靜置沉降后的溶液上清液， 過0. 45um濾膜過濾到50mL樣品管中，腐殖酸的去除用TOC儀測定其總有機碳含量表示， 并測定處理前后水濁度、色度的變化，結果表明投加陽離子后結果表明在不同的PH值條件下，對腐殖酸的去除率不斷增加，在75% -95% ；濁度去除率60% -90% ；色度去除率 80% -95%。實施例3稱取納米α -FeOOH與PDADMAC的復合絮凝劑樣品分別為5. 0,10. 0,15. 0,20. 0、30. 0和50mg/L，PF0S初始濃度為ang/L，pH值為3. 0，在25°C的恒溫條件下振蕩，取上清液， 測定PFOS的濃度，結果表明，去除率70^-93 ^實施例4取400mL水樣加入到一系列500mL燒杯中，分別投加質量濃度為50、100、200、 300,400和600mg/L的α -FeOOH與PDADMAC的復合絮凝劑樣品進行混凝攪拌，混凝溫度為 250C，混凝攪拌后取靜置沉降后的溶液的上清液，測定水中Mn2+變化，結果表明，Mn2+去除率65% -83% ο
權利要求
1.一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑。絮凝劑高效穩(wěn)定， 在絮凝去除工藝中，納米材料分離效果好，沉降快，出水濁度小于3NTU，沉降時間小于30分鐘，對有機或有毒有害污染物的去除率通過耦合協(xié)同作用提高50%以上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是以納米氧化鐵和陽離子聚電解質耦合而成多元復合絮凝劑按重量百分比進行制備，納米氧化鐵5-60%、聚合有機物0. 1-2%，余量為水。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是在納米氧化鐵如納米a-Fe00H、Fe304、a -Fe203> Y-Fe2O3等制備過程中加入陽離子聚電解質，反應完畢后經(jīng)洗滌、精制等工藝制得多元復合絮凝劑(或再經(jīng)干燥、研磨等工藝制得多元復合絮凝劑干粉)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是水處理絮凝過程為將納米氧化鐵與陽離子聚電解質分別加入，v納米氧化鐵加入后，進行混凝攪拌，混凝條件為快攪100-1000r/min，0. 5-30min。慢攪20-120r/min， 5-60min?？鞌?. 2-10min后加入陽離子聚電解質，混凝溫度4-60°C。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是納米氧化鐵a -FeOOH^Fe3O4, a -Fe2O3^ Y -Fe2O3等；陽離子聚電解質聚胺、 聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、殼聚糖等。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種高效的納米材料-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，其特征是沉降時間小于30min、出水濁度小于3NTU、pH適用范圍廣4. 0-10. 0，對腐殖酸的去除率達65%以上；濁度去除率達90%以上；色度去除率達93%以上。
全文摘要
本發(fā)明為納米氧化鐵-陽離子聚電解質耦合多元復合絮凝劑，涉及一種無機-有機復合絮凝劑。本發(fā)明是由納米氧化鐵、陽離子聚電解質復配而成的新型高效復合絮凝劑。納米氧化鐵納米α-FeOOH、Fe3O4、α-Fe2O3、γ-Fe2O3等；陽離子聚電解質聚胺、聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、殼聚糖等。本發(fā)明適用于微污染水源強化處理，對有毒有害污染物(重金屬、毒害有機物等)，腐殖酸，色度具有較高的處理效果，且具有分離效果好、沉降快、出水濁度小、pH適用范圍廣等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/56GK102153183SQ20111010210
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權日2011年4月22日
發(fā)明者劉徽, 王國田, 王秀, 田秉暉, 蘇敏, 賈大偉, 辛麗花, 馬玉濤 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心