申请日2014.11.03
公开(公告)日2015.01.28
IPC分类号C08F251/00; C08F220/56; C02F1/56; C08F8/28; C08F8/32
摘要
本发明公开一种用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备方法，其包括步骤：制备羟甲基淀粉;将上述制备的羟甲基淀粉与去离子水在恒温水浴环境下混合搅拌均匀，加入适量浓度为1x10-3mol/L的硝酸铈铵为引发剂，再加入重量是羟甲基淀粉重量1.5～3倍的丙烯酰胺，在氮气保护的反应环境下，控制反应温度40～60℃及反应时间1～3小时，即得接枝共聚物;将接枝共聚物与去离子水混合搅拌均匀，加入甲醛和二甲胺溶液，控制反应温度40～60℃及反应时间1～3小时，反应完成后，将反应液冷却到常温并将反应液导入丙酮溶液中沉淀析出，洗涤数次即得改性絮凝剂。本发明具有生产原料来源广泛、成本低廉、pH值适用范围宽且絮凝性能优良等优点。
权利要求书
1.用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备方法，其特征在于，包括步骤：
将淀粉、氯乙酸及氢氧化钠按1：(1～1.5):(1.5～2.5)的摩尔比加到适量甲 醇中，在恒温水浴环境下混合搅拌均匀，控制反应温度40～60℃及反应时间 3～6小时，反应完成后以70-80%的含水甲醇清洗，真空干燥得到羟甲基淀粉;
将上述制备的羟甲基淀粉与去离子水在恒温水浴环境下混合搅拌均匀， 加入适量浓度为1x10-3mol/L的硝酸铈铵为引发剂，再加入重量是羟甲基淀粉 重量1.5～3倍的丙烯酰胺，在氮气保护的反应环境下，控制反应温度40～60℃ 及反应时间1～3小时，即得接枝共聚物;
将接枝共聚物与去离子水混合搅拌均匀，加入甲醛和二甲胺溶液，控制 反应温度40～60℃及反应时间1～3小时，反应完成后，将反应液冷却到常温并 将反应液导入丙酮溶液中沉淀析出，洗涤数次即得改性絮凝剂。
2.根据权利要求1所述用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备方法，其 特征在于，淀粉、氯乙酸及氢氧化钠按1:1.2:2的摩尔比混合均匀，反应温度 55℃，反应时间5小时。
3.根据权利要求1所述用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备方法，其 特征在于，羟甲基淀粉与丙烯酰胺之间的重量比为1:2，反应温度60℃，反应 时间1.5小时。
4.根据权利要求1所述用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备方法，其 特征在于，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之间的摩尔比为1:(1～1.5):(1.2～2)。
5.根据权利要求4所述用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备方法，其 特征在于，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之间的摩尔比为1：1:1.5，反应温度 50℃，反应时间2小时。
说明书
用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术，尤其是涉及一种用于废水处理的低成本改性 絮凝剂制备方法。
背景技术
絮凝剂，又称沉降剂，是用来使混合溶液体系中的溶质、悬浮物颗粒或 者胶体絮凝凝聚产生絮状沉淀的物质。絮凝反应是较为复杂的物理、化学过 程，其絮凝机理尚未完全成熟。目前较为统一的认识是絮凝剂作用机理是絮 凝和凝聚两种作用过程的统一体。水处理絮凝过程就是向待处理水体系中加 入絮凝剂，使水相中悬浮物颗粒体系在絮凝剂促进下，相互碰撞、脱稳进而 凝聚成一定粒径的微粒，脱稳的微粒由于进一步碰撞、网捕卷扫、化学接触、 共同沉淀等作用而聚集成矾花。在聚集过程中矾花互相碰撞，聚集物颗粒越 来越大，最终依靠重力作用而沉降于水体底部，从而达到水体净化的目的。
絮凝剂的品种繁多，从低分子到高分子，从单一型到复合型，总的趋势 是向廉价实用、无毒高效的方向发展。无机絮凝剂价格便宜，但对人类健康 和生态环境会产生不利影响;有机高分子絮凝剂虽然用量少，浮渣产量少， 絮凝能力强，絮体容易分离，除油及除悬浮物效果好，但这类高聚物的残余 单体具有“三致”效应(致崎、致癌、致突变)，因而使其应用范围受到限制; 微生物絮凝剂因不存在二次污染，使用方便，应用前景诱人。微生物絮凝剂 将可能在未来取代或部分取代传统的无机高分子和合成有机高分子絮凝剂。 微生物絮凝剂的研制和应用方兴未艾，其特性和优势为水处理技术的发展展 示了一个广阔的前景。
发明内容
本发明提出一种成本低廉、絮凝性能优良、适应范围较广的用于废水处 理的低成本改性絮凝剂制备方法。
本发明采用如下技术方案实现：用于废水处理的低成本改性絮凝剂制备 方法，其包括步骤：
将淀粉、氯乙酸及氢氧化钠按1：(1～1.5):(1.5～2.5)的摩尔比加到适量甲 醇中，在恒温水浴环境下混合搅拌均匀，控制反应温度40～60℃及反应时间 3～6小时，反应完成后以70-80%的含水甲醇清洗，真空干燥得到羟甲基淀粉;
将上述制备的羟甲基淀粉与去离子水在恒温水浴环境下混合搅拌均匀， 加入适量浓度为1x10-3mol/L的硝酸铈铵为引发剂，再加入重量是羟甲基淀粉 重量1.5～3倍的丙烯酰胺，在氮气保护的反应环境下，控制反应温度40～60℃ 及反应时间1～3小时，即得接枝共聚物;
将接枝共聚物与去离子水混合搅拌均匀，加入甲醛和二甲胺溶液，控制 反应温度40～60℃及反应时间1～3小时，反应完成后，将反应液冷却到常温并 将反应液导入丙酮溶液中沉淀析出，洗涤数次即得改性絮凝剂。
其中，淀粉、氯乙酸及氢氧化钠按1:1.2:2的摩尔比混合均匀，反应温度 55℃，反应时间5小时。
其中，羟甲基淀粉与丙烯酰胺之间的重量比为1:2，反应温度60℃，反应 时间1.5小时。
其中，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之间的摩尔比为1:(1～1.5):(1.2～2)。
其中，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之间的摩尔比为1：1:1.5，反应温度 50℃，反应时间2小时。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
实践证明，本发明提出的絮凝剂对工业废水、生活污水等有较强的絮凝 和脱色效果，且絮凝性能较佳，絮凝性能优于阳离子聚丙烯酰胺及聚合氯化 铝等。因此，本发明具有生产原料来源广泛、成本低廉、pH值适用范围宽且 絮凝性能优良等优点。
具体实施方式
本发明使用来源广泛的淀粉(比如玉米淀粉、土豆淀粉等)来制备用于 废水处理的低成本改性絮凝剂，该絮凝剂由如下方法制备：
首先，将淀粉、氯乙酸及氢氧化钠按1：(1～1.5):(1.5～2.5)的摩尔比加到 适量甲醇中，在恒温水浴环境下混合搅拌均匀，控制反应温度40～60℃及反应 时间3～6小时，反应完成后，倒出反应液并以70-80%的含水甲醇洗至对硝酸 银溶液不呈氯离子反应即可，真空干燥得到羟甲基淀粉。
最佳的，淀粉、氯乙酸及氢氧化钠按1:1.2:2的摩尔比混合均匀，反应温 度55℃，反应时间5小时。
其次，将上述制备的羟甲基淀粉与去离子水在恒温水浴环境下混合搅拌 均匀，加入适量浓度为1x10-3mol/L的硝酸铈铵为引发剂，再加入重量是羟甲 基淀粉重量1.5～3倍的丙烯酰胺，在氮气保护的反应环境下，控制反应温度 40～60℃及反应时间1～3小时，即得接枝共聚物。
最佳的，羟甲基淀粉与丙烯酰胺之间的重量比为1:2，反应温度60℃，反 应时间1.5小时。
最后，将接枝共聚物进行阳离子化处理，接枝在淀粉上的丙烯酰胺阳离 子化后生成了N-二甲氨基丙烯酰胺。
将接枝共聚物与去离子水混合搅拌均匀，加入甲醛和二甲胺溶液，控制 反应温度40～60℃及反应时间1～3小时;反应完成后，将反应液冷却到常温并 将反应液导入丙酮溶液中沉淀析出，洗涤数次，得到本发明的改性絮凝剂。
上述阳离子化反应中，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之间的摩尔比为1: (1～1.5):(1.2～2)。较佳的，接枝共聚物、甲醛及二甲胺之间的摩尔比为1： 1:1.5，反应温度50℃，反应时间2小时。
将上述制备的改性絮凝剂(絮凝剂A)、阳离子聚丙烯酰胺(絮凝剂B) 及聚合氯化铝(絮凝剂C)均以相同的试验条件下(在相同来源的废水中均 投加相等量的三种絮凝剂，废水pH值相同，反应时间也相同)，三种絮凝剂 的絮凝性能分别如下：
1、废水的初始pH值为4，絮凝剂的投入量为6mg/L，反应时间为40分 钟，絮凝剂A、絮凝剂B和絮凝剂C分别对废水中COD去除率达到91.4%、 85.7%及82.5%。
2、废水的初始pH值为6，絮凝剂的投入量为8mg/L，反应时间为60分 钟，絮凝剂A、絮凝剂B和絮凝剂C分别对废水中COD去除率达到90.6%、 82.3%及76.2%。
3、废水的初始pH值为8，絮凝剂的投入量为10mg/L，反应时间为50 分钟，絮凝剂A、絮凝剂B和絮凝剂C分别对废水中COD去除率达到88.6%、 22.3%及13.2%。
由此可见，本发明提出的改性絮凝剂是一种pH值适应范围广，在酸性、 碱性环境下均具有较佳絮凝性能的低成本絮凝剂，其絮凝性能优于阳离子聚 丙烯酰胺及聚合氯化铝等现有的絮凝剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。