申请日2015.12.19
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号C02F1/52; C02F1/54; C02F1/56; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备方法及应用。本发明制备方法主要是，首先以丙烯酰胺为原料，采用水溶液聚合法制备出聚丙烯酰胺凝胶，然后以该聚丙烯酰胺凝胶为反应单体，将聚丙烯酰胺凝胶与还原性谷胱甘肽聚合，得到有机混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽，一定温度下使聚丙烯酰胺-谷胱甘肽与无机混凝剂聚合硫酸铝铁混合加热搅拌反应，即得到聚合物丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁复合混凝剂，将其用于含锰废水的处理，能取得较好的效果。
权利要求书
1.一种用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在室温下，将丙烯酰胺加入到反应容器中，再加入30ml的去离子水，开始搅拌使丙烯酰胺溶解;
(2)将步骤(1)中的反应容器通氮驱氧5～30min;
(3)取过硫酸铵与尿素，将其溶解，并加入至步骤(2)通氮保护的反应容器中，继续通氮气5～30min，再水浴加热至20～50℃，反应1～5h，即可制得聚丙烯酰胺凝胶;
(4)以步骤(3)所制备得聚丙烯酰胺凝胶为反应单体，将其溶解，使其质量浓度为1～10%之间，并量取溶解的聚丙烯酰胺凝胶100mL于三颈烧瓶中，并调节其pH值在1～3之间;
(5)开启搅拌装置并设置恒温水浴锅温度为25～35℃，待温度稳定后，将甲醛溶液移至滴液漏斗中，并使其缓慢滴加至三颈烧瓶中反应1～3小时，此时将体系pH值控制在1.5～3.0之间;
(6)移入含有0.005～1.0g谷胱甘肽的还原性谷胱甘肽溶液至滴液漏斗中，使其缓慢滴加至三颈烧瓶中反应1～3h，即可制得聚合产物聚丙烯酰胺-谷胱甘肽;
(7)将步骤(6)制得的聚丙烯酰胺-谷胱甘肽与无机混凝剂聚合硫酸铝铁混合加热至20～50℃搅拌反应10～30min;其中，聚丙烯酰胺-谷胱甘肽与聚合硫酸铝铁的质量比为0.1～5:100;
(8)待步骤(7)的反应结束后，将反应混合溶液常温下放置熟化12h，即可得到聚合物丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁复合混凝剂。
2.根据权利要求1所述用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述丙烯酰胺的加入量为5～10g。
3.根据权利要求1所述用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备方法，其 特征在于：步骤(3)中，加入过硫酸铵的质量为0.004～0.01g，加入尿素的质量为0.002～0.01g。
4.根据权利要求1所述用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将过硫酸铵、尿素分别溶解后再依次加入到反应容器中;或者将过硫酸铵、尿素混合均匀溶解后一次性加入反应容器中。
5.根据权利要求1所述用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，滴加的甲醛量控制在1.5～2.5ml。
6.一种如权利要求1所述方法制备用于含锰废水处理的复合混凝剂的应用，其特征在于包括如下步骤：
(1)首先，分析待处理水中Mn(II)的含量;
(2)根据水中Mn(II)的含量计算复合混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁的投加量，水中所含投加的混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁的量为5.0～100.0mL/L;
(3)将含有Mn(II)离子的水输送至反应器中，按上述反应比例，通过加药管向反应器中投加复合混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁;同时，启动搅拌器将上述水体和复合混凝剂充分搅拌，以300r/min的速度搅拌3.0分钟，然后再以50r/min的速度搅拌10.0分钟，通过絮凝剂的絮凝作用从而使水环境当中的Mn(II)离子浓度下降80.0%以上;
(4)将步骤(3)处理后的水体，静置0.5～5h;通过絮凝沉降作用使水中聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁及其吸附物沉降到底部。
说明书
一种用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备方法及应用
技术领域
本发明属于环保工程技术领域，具体涉及一种用于含锰废水处理的复合混凝剂制备方法及应用。
背景技术
锰是人体及动植物所必需的微量元素之一，但摄入过量的锰则会对机体产生不良作用。锰矿开采以及冶炼中锰进入环境以及地下水，并对人的神经、生殖、呼吸等系统产生不同程度的损害。随着锰矿开采、冶炼等矿石采集加工过程的发展，锰污染范围也越来越广泛，矿区周边地表水及地下水锰含量严重超标，其原先不为人知的各种危害正逐步为人们所了解。因此，水体除锰也是当前控制矿区水体污染的迫切需要，值得进行深入研究。
当前对于重金属污水处理主要有混凝沉淀法、高级氧化法和生物法等多种方法，其中混凝沉淀法是传统的常用处理法，目前不少污水处理工程还在使用。混凝沉淀去除技术在众多的水处理技术当中以其操作更为简单、处理效果更好等优点得到广泛运用，已经逐渐发展为重金属废水的重要方法之一。新型高效环保絮凝剂的开发研究因此也已经逐渐成为水处理剂的重要发展方向。虽然普通絮凝剂的制备方法相对简单，价格也相对低廉的特点，但是这类絮凝剂去除重金属效果确不理想。因此引入含有特殊官能团的螯合剂可以一定程度上解决这一问题。由于具有可以和重金属离子相互络合的基团，近年来常常将特殊官能团引入到传统混凝剂当中，从而提高其对重金属的去除效果。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于含锰废水处理的复合混凝剂的制备 方法。
本发明的上述方法，包括如下步骤：
(1)在室温下，将丙烯酰胺加入到反应容器中，再加入30ml的去离子水，开始搅拌使丙烯酰胺溶解;
(2)将步骤(1)中的反应容器通氮驱氧5～30min;
(3)取过硫酸铵与尿素，将其溶解，并加入至步骤(2)通氮保护的反应容器中，继续通氮气5～30min，再水浴加热至20～50℃，反应1～5h，即可制得聚丙烯酰胺凝胶;
(4)以步骤(3)所制备得聚丙烯酰胺凝胶为反应单体，将其溶解，使其质量浓度为1～10%之间，并量取溶解的聚丙烯酰胺凝胶100mL于三颈烧瓶中，并调节其pH值在1～3之间;
(5)开启搅拌装置并设置恒温水浴锅温度为25～35℃，待温度稳定后，将甲醛溶液移至滴液漏斗中，并使其缓慢滴加至三颈烧瓶中反应1～3小时，此时将体系pH值控制在1.5～3.0之间;
(6)移入含有0.005～1.0g谷胱甘肽的还原性谷胱甘肽溶液至滴液漏斗中，使其缓慢滴加至三颈烧瓶中反应1～3h，即可制得聚合产物聚丙烯酰胺-谷胱甘肽;
(7)将步骤(6)制得的聚丙烯酰胺-谷胱甘肽与无机混凝剂聚合硫酸铝铁混合加热至20～50℃搅拌反应10～30min;其中，聚丙烯酰胺-谷胱甘肽与聚合硫酸铝铁的质量比为0.1～5:100;
(8)待步骤(7)的反应结束后，将反应混合溶液常温下放置熟化12h，即可得到聚合物丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁复合混凝剂。
具体的，步骤(1)中，所述丙烯酰胺的加入量为5～10g。
具体的，步骤(3)中，加入过硫酸铵的质量为0.004～0.01g，加入尿素的质量为0.002～0.01g。
具体的，步骤(3)中，将过硫酸铵、尿素分别溶解后再依次加入到反应 容器中;或者将过硫酸铵、尿素混合均匀溶解后一次性加入反应容器中。。
具体的，步骤(5)中，滴加的甲醛量控制在1.5～2.5ml。
本发明的目的之二在于提供上述方法制备用于含锰废水处理的复合混凝剂的应用，它包括如下步骤：
(1)首先，分析待处理水中Mn(II)的含量;
(2)根据水中Mn(II)的含量计算复合混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁的投加量，水中所含投加的混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁的量为5.0～100.0mL/L;
(3)将含有Mn(II)离子的水输送至反应器中，按上述反应比例，通过加药管向反应器中投加复合混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁;同时，启动搅拌器将上述水体和复合混凝剂充分搅拌，以300r/min的速度搅拌3.0分钟，然后再以50r/min的速度搅拌10.0分钟，通过絮凝剂的絮凝作用从而使水环境当中的Mn(II)离子浓度下降80.0%以上;
(4)将步骤(3)处理后的水体，静置0.5～5h;通过絮凝沉降作用使水中聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁及其吸附物沉降到底部。
本发明相对于现有技术，具有如下优点：
(1)本发明提供的制备聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁的方法，步骤简单，易于工业化生产。
(2)本发明的反应条件中合成温度的范围较广，因此在常温下也能够得到聚合产物，符合当前的节能减排政策。
(3)本发明方法所制备的复合混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-硫酸铝铁，具有无机混凝剂与有机混凝剂的优点，因此通过本发明方法制备出的复合絮凝剂对水体中Mn(II)等重金属有很好的去除效果。