專利名稱：聚合氯化鋁與甲殼素復(fù)合型高效能絮凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機(jī)高分子聚合氯化鋁與天然有機(jī)高分子甲殼素復(fù)合型高分子絮凝劑PACCH及其制備方法，屬于水處理用絮凝劑的技術(shù)領(lǐng)域。
在工業(yè)用水、民用用水與城市污水、工業(yè)廢水處理中，混凝技術(shù)是最為廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一?；炷夹g(shù)可以用來去除水體中的顆粒態(tài)雜質(zhì)以及吸附在這些顆粒物上的重金屬、有機(jī)物等污染物，因而有著廣泛的需求，始終處于不斷發(fā)展之中?；炷齽┦腔炷夹g(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。按其化學(xué)性質(zhì)可以區(qū)分為兩大類，即無機(jī)混凝劑與有機(jī)混凝劑。同時(shí)還可以按分子量大小進(jìn)一步區(qū)分為低分子凝聚劑與高分子絮凝劑。
傳統(tǒng)混凝劑屬于低分子凝聚劑，主要為鋁系與鐵系鹽類，如硫酸鋁、三氯化鐵等。在其使用過程中具有反應(yīng)速率慢、藥耗高、低溫低濁水處理效果不佳等缺陷。新一類水處理藥劑—無機(jī)高分子絮凝劑，自六十年代出現(xiàn)后，一直代表著無機(jī)混凝劑的主導(dǎo)發(fā)展趨勢(shì)，在給水處理中有替代傳統(tǒng)無機(jī)鹽類的趨勢(shì)。無機(jī)高分子絮凝劑作為無機(jī)混凝劑發(fā)展中的主流，逐步形成系列品種。其中聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵已有固定產(chǎn)品。同一時(shí)期，有機(jī)高分子絮凝劑在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展，特別是在給水、造紙、鋼鐵、冶金、化學(xué)等工業(yè)部門的用量最大。近年來，有機(jī)高分子在其品種、產(chǎn)量方面也得到了迅速的增長(zhǎng)。有機(jī)高分子絮凝劑同無機(jī)混凝劑相比具有如下特點(diǎn)(1)用量少，1ppm～數(shù)十ppm的有機(jī)高分子絮凝劑即可發(fā)揮良好的絮凝效果，其用量只相當(dāng)于無機(jī)混凝劑的幾十分之一～幾百分之一。(2)澄清水質(zhì)的能力強(qiáng)，有機(jī)高分子的長(zhǎng)鏈可以在更多的顆粒物之間架橋，形成較大的絮體，從而有效的網(wǎng)捕水中細(xì)小的顆粒物，提高水的澄清度。(3)絮凝速度快，幾秒鐘內(nèi)就可形成較大的凝聚物，大大提高了沉降、浮上和過濾脫水的速度，縮短了操作時(shí)間。(4)有機(jī)高分子絮凝劑的絮凝性能不易受水的pH值等因素的干擾。(5)生成的污泥量少。然而，也有兩個(gè)主要因素限制著有機(jī)高分子絮凝劑在水處理中的應(yīng)用，即它的毒性和經(jīng)濟(jì)性。例如，聚丙烯酰胺產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體對(duì)人和動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)有很大的危害，對(duì)其含量必須有嚴(yán)格的控制；一般合成有機(jī)高分子絮凝劑的工藝較復(fù)雜，原料成本較高，產(chǎn)品價(jià)格昂貴。而甲殼素是地球上存在的天然有機(jī)高分子，廣泛分布在節(jié)肢動(dòng)物和軟體動(dòng)物等的體表，近年來在食品醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，不存在毒性問題；自然界每年生物合成的甲殼素近100億噸，是地球上除蛋白質(zhì)外數(shù)量最大的含氮天然有機(jī)化合物，具有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明的目的在于聚合氯化鋁中引入天然有機(jī)高分子制成復(fù)合絮凝劑后，一方面，可以克服無機(jī)絮凝劑分子鏈短，在顆粒物之間架橋形成大的絮凝體、通過卷掃去除微小顆粒方面的不足；另一方面，在不降低無機(jī)高分子較強(qiáng)的中和顆粒物表面負(fù)電荷的能力的同時(shí)甚至有所提高。
原料可以是各類方法生產(chǎn)的聚合氯化鋁和各類方法生產(chǎn)的脫乙酰甲殼素。
針對(duì)不同水質(zhì)狀況，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)聚合氯化鋁的堿化度與甲殼素的含量。
實(shí)施例一稱取30.00g含Al2O316.54％、堿化度為60％的聚合氯化鋁，在強(qiáng)烈磁力攪拌條件下，緩慢滴加1％甲殼素的乙酸溶液(甲殼素的脫乙酰度為75％，分子量為30萬左右)26.20g，滴加速度為1.0g/min，即制成有機(jī)物和鋁的重量比(簡(jiǎn)記為O/A)為0.10的無機(jī)—有機(jī)復(fù)合型高分子絮凝劑。制備過程中聚合氯化鋁的濃度、甲殼素的濃度和甲殼素的加入速度可根據(jù)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整，避免甲殼素溶液加入后形成絮狀沉淀從體系中析出。
實(shí)施例二稱取30.00g含Al2O316.54％、堿化度為60％的聚合氯化鋁，在強(qiáng)烈磁力攪拌條件下，投入經(jīng)過機(jī)械粉碎大于100目的甲殼素(脫乙酰度為75％，分子量30萬左右)0.262g，約需2-3小時(shí)后，甲殼素完全溶解于體系中，即制成O/A為0.10的無機(jī)—有機(jī)復(fù)合型高分子絮凝劑。
本絮凝劑與單獨(dú)使用聚合氯化鋁凈水效果對(duì)比原水pH7.5，溫度20℃投藥量 原水濁度余濁(Al mg/L)(ntu) (ntu)本絮凝劑 1.54 90 7.7聚合氯化鋁1.54 90 32.9本絮凝劑 1.67 90 1.7聚合氯化鋁1.67 90 9.1本絮凝劑 2.05 90 0.3聚合氯化鋁2.05 90 3.9由此可見，本法制備的絮凝劑其凈水效果顯著優(yōu)于聚合氯化鋁。
權(quán)利要求
1.一種高效能的聚合氯化鋁與天然高分子甲殼素的無機(jī)—有機(jī)復(fù)合型高分子絮凝劑，其特征在于以聚合氯化鋁、脫乙酰甲殼素為原料，所用聚合氯化鋁的堿化度為40-70％，Al2O3含量8-16％，甲殼素的含量為0.5-5％，甲殼素的脫乙酰度為60-80％。
2.如權(quán)利要求1所述的無機(jī)—有機(jī)復(fù)合型高分子絮凝劑的制備方法，其特征在于以聚合氯化鋁為主要成分，在常溫(或60℃以下加熱)、常壓、強(qiáng)烈攪拌條件下將一定量的脫乙酰甲殼素引入到聚合氯化鋁體系中。
3.如權(quán)利要求2所述的合成方法有其特征在于甲殼素引入聚合氯化鋁中有兩種可行的方式(1)先將脫乙酰甲殼素以1％左右的鹽酸或乙酸溶解成一定濃度的溶液，然后再緩慢引入到聚合鋁體系中攪拌均勻即得。(2)直接將固體脫乙酰甲殼素粉碎后按一定比例投加到聚合氯化鋁體系中，不停的攪拌直到全部溶解即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天然有機(jī)高分子與無機(jī)高分子的復(fù)合絮凝劑及其制備方法。該絮凝劑以聚合氯化鋁、脫乙酰甲殼素為原料,將具有一定堿化度的聚合氯化鋁與具有一定脫乙酰度的甲殼素按一定的比例復(fù)合,經(jīng)混合攪拌反應(yīng)即得。該絮凝劑既有優(yōu)良的電中和能力,又具有高效能的架橋作用,且不存在毒性問題。合成方法的特點(diǎn)是原料來源豐富,合成步驟簡(jiǎn)單,操作方便。
文檔編號(hào)C02F1/54GK1266821SQ9910288
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1999年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者湯鴻霄, 石寶友 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心