專利名稱：糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理絮凝劑，具體地說是一種糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
絮凝沉降法是目前應(yīng)用廣泛的一種污水凈化處理方法，其主要是通過在工業(yè)廢水中添加適量的絮凝劑，使絮凝劑與污水懸浮物凝集沉降來達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。水質(zhì)凈化的質(zhì)量在很大程度上取決于絮凝劑的性能，因此，開發(fā)各種高性能絮凝劑是當(dāng)前污水處理的主要研究熱點(diǎn)之一。絮凝劑的品種很多，主要分為無機(jī)、有機(jī)和復(fù)合絮凝劑三大類。其中無機(jī)絮凝劑價(jià)格相對比較便宜，但用量較大，并且部分絮凝劑對人體健康和生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生一些不利的影響；有機(jī)高分子絮凝劑用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強(qiáng)，除油及除懸浮物效果好，但這類高聚物的殘余單體(如丙烯酰胺)具有致畸、致癌、致突變等效應(yīng)；而復(fù)合絮凝劑雖能克服無機(jī)、有機(jī)絮凝劑各自的缺點(diǎn)，具有去污率高以及COD去除能力強(qiáng)的特性，但普遍存在儲存穩(wěn)定性差、成本高以及污染環(huán)境的問題。聚硅硫酸鐵是在聚硅酸和傳統(tǒng)鐵鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的復(fù)合型無機(jī)高分子絮凝劑，其具有制備簡單、高效、無毒、投資省、絮凝能力強(qiáng)的特性，是近年來國內(nèi)外處理工業(yè)廢水的熱門絮凝劑之一。糊精是由淀粉經(jīng)酸或熱處理或酶解環(huán)合后得到的由六個(gè)以上葡萄糖連結(jié)而成的不完全水解環(huán)狀多羥基聚合物，是低分子量、高支鏈結(jié)構(gòu)的淀粉水解產(chǎn)物，分子式為(C6H10O5)n-H2O ;是黃色或白色的無定形粉末；易溶于熱水，稍溶于冷水，不溶于乙醇和乙醚。糊精按純度分為黃糊精和白糊精；其主要用于配制水溶性膠粘劑、懸浮劑，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、造紙、鑄造、壁 紙、標(biāo)簽、郵票、膠帶紙等的粘合劑，也用作藥物的賦型劑和阿拉伯樹膠的代用品，也可在各種化工溶劑生產(chǎn)上作為填充劑，用來提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，延長使用保存期。目前，現(xiàn)有的無機(jī)有機(jī)復(fù)合絮凝劑的研究中，還未發(fā)現(xiàn)糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑及其制備方法，以開發(fā)一種穩(wěn)定性好、去濁率高、COD去除能力強(qiáng)以及環(huán)境友好的高性能環(huán)保絮凝劑。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:.一種糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝齊U，該絮凝劑包括聚娃硫酸鐵和糊精，所述聚娃硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:3 250:1。本發(fā)明所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:13.6 250:1。本發(fā)明所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:13.6 134:1。本發(fā)明所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:13.6 25:1。
本發(fā)明所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:25:1。本發(fā)明所述糊精優(yōu)選為白糊精。本發(fā)明所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑的制備方法，包括以下步驟:
(i)將硅酸鈉溶于水中混勻，得硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液加入到硫酸溶液中，用堿調(diào)節(jié)溶液的pH至2 3，得聚硅酸溶液；
(ii)配制硫酸亞鐵溶液，將上述聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入氧化液，在45 50°C下熟化110 120min，得聚硅硫酸鐵；
(iii)將聚硅硫酸鐵與糊精按上述質(zhì)量比混合，將混合物在常溫下攪拌2 3小時(shí)，即得糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。本發(fā)明步驟(i)中pH值優(yōu)選3。本發(fā)明步驟(ii)中 所述的氧化劑優(yōu)選雙氧水。本發(fā)明步驟(iii)中所述的糊精為白糊精。本發(fā)明重要創(chuàng)新之處在于采用有機(jī)高分子糊精對無機(jī)高分子聚硅硫酸鐵進(jìn)行改性，通過兩者適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量配比研制了一種新的無機(jī)有機(jī)復(fù)合絮凝劑，即糊精改性聚硅鐵復(fù)合絮凝劑。本發(fā)明通過糊精對無機(jī)聚硅硫酸鐵進(jìn)行改性，綜合利用了聚硅硫酸鐵高效、無毒、成本低、絮凝能力強(qiáng)以及糊精的安全無污染的優(yōu)勢，同時(shí)彌補(bǔ)了聚硅硫酸鐵絮凝劑存在穩(wěn)定時(shí)間短、不利保存運(yùn)輸?shù)娜毕荩苽淞司哂袃Υ娣€(wěn)定性好、絮凝能力強(qiáng)、除濁性能好、COD去除率高以及環(huán)境友好等特性的新型絮凝劑。此外，該絮凝劑原料價(jià)格低廉，工藝簡單，操作方便，適于大規(guī)模生產(chǎn)和使用，可廣泛應(yīng)用于造紙、印染、醫(yī)藥、化工等工業(yè)廢水的處理。本發(fā)明提供的絮凝劑適用于pH值為5 10范圍的廢水處理；建議投加量為19
120 mg/Lo
具體實(shí)施例方式下面實(shí)施例用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。實(shí)施例1
(1)將硅酸鈉溶于蒸餾水中混勻，得質(zhì)量百分比濃度為35%的硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液逐滴加入到質(zhì)量百分比濃度為20%的硫酸溶液中，再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的PH至2，得聚硅酸溶液；
(2)取硫酸亞鐵溶于蒸餾水中，加熱使完全溶解，攪拌均勻后，得質(zhì)量百分比濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；
(3)將聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入質(zhì)量比濃度為30%的雙氧水4.5ml，在45°C下熟化llOmin，得質(zhì)量百分比濃度為53%的聚硅硫酸鐵絮凝劑溶液；
(4)取53%的聚硅硫酸鐵IOmL于燒杯中，再加入IOOmL質(zhì)量百分比濃度為2%的黃糊精，得到聚娃硫酸鐵與糊精質(zhì)量比為3:1的混合物,攪拌2小時(shí)，即得糊精改性聚娃硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。實(shí)施例2
(I)將硅酸鈉溶于蒸餾水中混勻，得質(zhì)量百分比濃度為35%的硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液逐滴加入到質(zhì)量百分比濃度為20%的硫酸溶液中，再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至溶液的PH至3，得聚硅酸溶液；
(2)取硫酸亞鐵溶于蒸餾水中，加熱使完全溶解，攪拌均勻后，得質(zhì)量百分比濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；
(3)將聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入質(zhì)量比濃度為30%的雙氧水4.5ml，在48°C下熟化120min，得質(zhì)量百分比濃度為53%的聚硅硫酸鐵絮凝劑溶液；
(4)取53%的聚硅硫酸鐵50mL于燒杯中，再加入IOOmL質(zhì)量百分比濃度為2%的白糊精，得到聚娃硫酸鐵與糊精質(zhì)量比為13.6:1的混合物,攪拌2.5小時(shí)，即得糊精改性聚娃硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。實(shí)施例3
(1)將硅酸鈉溶于蒸餾水中混勻，得質(zhì)量百分比濃度為35%的硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液逐滴加入到質(zhì)量百分比濃度為20%的硫酸溶液中，再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至溶液的PH至3，得聚硅酸溶液；
(2)取硫酸亞鐵溶于蒸餾水中，加熱使完全溶解，攪拌均勻后，得質(zhì)量百分比濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；
(3)將聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入質(zhì)量比濃度為30%的雙氧水4.5ml，在50°C下熟化llOmin，得質(zhì)量百分比濃度為53%的聚硅硫酸鐵絮凝劑溶液；
(4)取53%的聚硅硫酸鐵IOOmL于燒杯中，再加入IOOmL質(zhì)量百分比濃度為2%的白糊精，得到聚娃硫酸鐵與糊精質(zhì)量比為25:1的混合物,攪拌2.5小時(shí)，即得糊精改性聚娃硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。`實(shí)施例4
(1)將硅酸鈉溶于蒸餾水中混勻，得質(zhì)量百分比濃度為35%的硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液逐滴加入到質(zhì)量百分比濃度為20%的硫酸溶液中，再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至溶液的PH至3，得聚硅酸溶液；
(2)取硫酸亞鐵溶于蒸餾水中，加熱使完全溶解，攪拌均勻后，得質(zhì)量百分比濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；
(3)將聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入質(zhì)量比濃度為30)的雙氧水4.5ml，在50°C下熟化llOmin，得質(zhì)量百分比濃度為53%的聚硅硫酸鐵絮凝劑溶液；
(4)取53%的聚硅硫酸鐵IOOmL于燒杯中，再加入20mL質(zhì)量百分比濃度為2%的白糊精，得到聚硅硫酸鐵與糊精質(zhì)量比為134:1的混合物，攪拌3小時(shí)，即得糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。實(shí)施例5
(1)將硅酸鈉溶于蒸餾水中混勻，得質(zhì)量百分比濃度為35%的硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液逐滴加入到質(zhì)量百分比濃度為20%的硫酸溶液中，再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至溶液的PH至3，得聚硅酸溶液；
(2)取硫酸亞鐵溶于蒸餾水中，加熱使完全溶解，攪拌均勻后，得質(zhì)量百分比濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；
(3)將聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入質(zhì)量比濃度為30%的雙氧水4.5ml，在50°C下熟化115min，得質(zhì)量百分比濃度為53%的聚硅硫酸鐵絮凝劑溶液；
(4)取53%的聚硅硫酸鐵IOOmL于燒杯中，再加入IOmL質(zhì)量百分比濃度為2%的白糊精，得到聚娃硫酸鐵與糊精質(zhì)量比為250:1的混合物,攪拌3小時(shí)，即得糊精改性聚娃硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。對比例
(1)將硅酸鈉溶于蒸餾水中混勻，得質(zhì)量百分比濃度為35%的硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液逐滴加入到質(zhì)量百分比濃度為20%的硫酸溶液中，再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至溶液的PH至3，得聚硅酸溶液；
(2)取硫酸亞鐵溶于蒸餾水中，加熱使完全溶解，攪拌均勻后，得質(zhì)量百分比濃度為25%的硫酸亞鐵溶液；
(3)將聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入質(zhì)量比濃度為30%的雙氧水4.5ml，在50°C下熟化llOmin，得質(zhì)量百分比濃度為53%的聚硅硫酸鐵絮凝劑。實(shí)施例6本發(fā)明具體實(shí)施例制備的絮凝劑的性能檢測 檢測方法:
污水來自石家莊某制藥廠調(diào)節(jié)池廢水，原污水的COD含量為7120 mg/L。(I)絮凝劑穩(wěn) 定時(shí)間:即絮凝劑出現(xiàn)顆粒沉淀或凝膠之前保持均一透明狀態(tài)的時(shí)間，以考察絮凝劑儲存穩(wěn)定性能，單位:天。(2) COD去除率:采用重鉻酸鉀回流法；去除率=(污水COD-絮凝沉淀后上清液COD) / 污水 CODX 100%,單位:％。(3)去濁率:用濁度儀測定各上清液及原水濁度，去濁率=加入絮凝劑去濁后的濁度/原水濁度X 100%,單位:％。本發(fā)明性能檢測時(shí)，每升污水投入的絮凝劑為120mg，投入后攪拌20分鐘，沉淀10分鐘，進(jìn)行指標(biāo)檢測。檢測結(jié)果:詳見表I
表I絮凝劑去污性能檢測__
項(xiàng)目絮凝劑穩(wěn)定時(shí)間/天COD去除率/%去濁率％
實(shí)施例1 76.4492.39
實(shí)施例 2 819.393.80
實(shí)施例 3 1432.396.57
實(shí)施例 4 710.895.80
實(shí)施例 5 88.297.09
對比例 |4113.4丨54.69
由以上數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明提供的糊精改性聚丙烯酰胺復(fù)合絮凝劑儲存穩(wěn)定性好，在污
水處理中表現(xiàn)出去濁性能好以及COD去除率高的良好特性，可廣泛在各類工業(yè)廢水的凈化
處理中推廣使用。
權(quán)利要求
1.一種糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，該絮凝劑包括聚硅硫酸鐵和糊精，所述聚娃硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:3 250:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:13.6 250:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:13.6 134:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:13.6 25:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為:25 :1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，所述糊精為白糊精。
7.—種權(quán)利要求1所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (i)將硅酸鈉溶于水中混勻，得硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液加入到硫酸溶液中，用堿調(diào)節(jié)溶液的pH至2 3，得聚硅酸溶液； (ii)配制硫酸亞鐵溶液，將上述聚硅酸溶液與硫酸亞鐵溶液按S1:Fe的摩爾比為I混合，在攪拌狀態(tài)下，加入氧化劑，在45 50°C下熟化110 120min，得聚硅硫酸鐵； (iii)將聚硅硫酸鐵與糊精按上述質(zhì)量比混合，將混合物在常溫下攪拌2 3小時(shí)，即得糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，步驟(i)中pH值為3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，步驟(ii)所述的氧化劑為雙氧水。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，其特征在于，步驟(iii)所述的糊精為白糊精。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種糊精改性聚硅硫酸鐵復(fù)合絮凝劑，該絮凝劑包括聚硅硫酸鐵和糊精，所述聚硅硫酸鐵與糊精的質(zhì)量比為3～250:1；其制備方法(i)將硅酸鈉溶于水中混勻，得硅酸鈉溶液，在攪拌狀態(tài)下，將硅酸鈉溶液加入到硫酸溶液中，用堿調(diào)節(jié)溶液的pH值至2～4，得聚硅酸溶液；(ii)配制硫酸亞鐵溶液，將聚硅酸與硫酸亞鐵溶液按Si:Fe的摩爾比為1混合，在攪拌狀態(tài)下，加入氧化液，熟化，得聚硅硫酸鐵；(iii)將聚硅硫酸鐵與糊精按上述質(zhì)量比混合，攪拌即可。本發(fā)明所提供的絮凝劑具有儲存穩(wěn)定性好、絮凝能力強(qiáng)、除濁性能好以及COD去除率高等良好特性，且制備工藝簡單，操作使用方便，可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廢水處理。
文檔編號C02F1/56GK103073100SQ20131005003
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月8日
發(fā)明者路達(dá), 趙春霞, 馬建薇, 劉芃巖, 李占臣, 李政 申請人:河北大學(xué)