一种复合混凝剂的制备工艺及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种复合混凝剂的制备工艺及其应用，具体步骤如下：将聚合硫酸铁溶液，加入阳离子聚丙烯酰胺溶液，使混合溶液中聚合硫酸铁与阳离子聚丙烯酰胺的质量比为20‑35:1，水浴搅拌获得聚合硫酸铁‑阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂溶液，烘干并磨成粉末状得到固态聚合硫酸铁‑阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂。本发明专利技术制备获得的聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂在生活污水除磷处理中，在投加量相等的情况下，比使用聚合硫酸铁混凝剂总磷去除率增加了7.05‑26.36%，浊度去除率增加了5.09‑32.80%。在总磷去除率和浊度去除率均达到80%的情况下，比使用聚合硫酸铁混凝剂投加量减少了18.18%。

【技术实现步骤摘要】
一种复合混凝剂的制备工艺及其应用
本专利技术属于环境废水水处理领域，具体涉及一种复合混凝剂制备工艺及其应用。
技术介绍
水体中氮磷含量过高是造成水体富营养化的原因，其中磷含量过高是主要原因，而有研究表明，生活污水排放的磷含量占湖泊水库中总磷含量的80％，因此要抑制水体富营养化，生活污水中的磷必须得到妥善处理。人体每天代谢产生的排泄物和使用洗涤制品产生的洗涤废水是生活污水中磷的主要来源。要控制磷的排放，洗涤制品限磷和污水除磷二者缺一不可。混凝是水处理的重要组成部分之一，主要有化学混凝法和生物混凝法。相对于生物混凝法，化学混凝法除磷效果受季节温度等外界条件变化影响较小，同时化学混凝法生成的污泥很稳定，不会在一定条件下释放磷造成二次污染。它无论是在除磷数量还是除磷效果上都有明显的优势，应用前景非常广阔。但是，化学混凝法中应用较为常见的混凝剂有无机混凝剂和有机高分子混凝剂，无机混凝剂价格便宜，但是其受污水环境影响大，且处理效果不好。与无机混凝剂相比，有机高分子混凝剂具有投加量少，产生污泥量少，沉降时间短，受污水环境影响小，混凝效果好等优点，但是其价格较高。因此，如何获得一种除磷效果好、成本低廉的混凝剂，具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种复合混凝剂的制备工艺，以解决现有的混凝剂对生活污水中除磷效果不佳、成本高的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种复合混凝剂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)配制质量浓度为0.5-1g/mL的聚合硫酸铁溶液；2)配制质量浓度为0.001-0.002g/mL的阳离子聚丙烯酰胺溶液；3)将步骤1)获得的聚合硫酸铁溶液，加入到步骤2)的阳离子聚丙烯酰胺溶液中得到混合溶液，混合溶液中聚合硫酸铁与阳离子聚丙烯酰胺的质量比为20-35:1；将所述混合溶液置于温度为55-60℃的水浴中，并搅拌50-70min，得到聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂溶液；4)将步骤3)获得的复合混凝剂溶液放入温度为50℃烘箱内烘干，24h后取出并磨成粉末状，即得到固态聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂。进一步，所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度优选0.6g/mL。进一步，所述阳离子聚丙烯酰胺溶液的质量浓度优选0.001g/mL；所述阳离子聚丙烯酰胺为阳离子度为25％的阳离子聚丙烯酰胺。进一步，步骤3)中所述混合溶液中聚合硫酸铁与阳离子聚丙烯酰胺的质量比为30:1。获得的聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂通过红外光谱分析，发现聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂复合过程中存在一定的相互作用，如氢键作用或静电作用，且形成了新的螯合产物，产生了新的化学键，说明试验成功合成了聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂。获得的聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂通过铁形态测定，发现Fea和Feb含量相比于聚合硫酸铁分别增加了33.68％和78.34％。Feb在混凝过程中起到最重要的作用，因此Feb含量越高，混凝效果越好。说明阳离子聚丙烯酰胺的加入对铁形态的分布造成了一定的影响，并且这种影响是朝着好的方向发展的。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、采用本专利技术的制备方法获得的聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂在生活污水除磷处理中，在投加量相等的情况下，比使用聚合硫酸铁混凝剂总磷去除率增加了7.05-26.36％，浊度去除率增加了5.09-32.80％。在总磷去除率和浊度去除率均达到80％的情况下，比使用聚合硫酸铁混凝剂投加量减少了18.18％。2、本专利技术采用的原料均为常用的化学试剂、易到且价格低廉，因此可以降低生产成本；并且采用本专利技术的复合混凝剂处理时只需要投加一次，操作储存也比较简单。3、采用本专利技术的制备方法获得的聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂在一定程度上克服单独使用无机、单独使用有机和无机有机联用的缺点。4、本专利技术的制备方法具有广泛的工业应用前景，具有强的可移植性。附图说明图1为聚合硫酸铁，阳离子聚丙烯酰胺，聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂红外光谱图。具体实施方式下面结合具体实施例及附图对本专利技术作进一步详细说明。本实施案例在以本专利技术技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程，本专利技术的保护范围不限于以下的实施例。一、实施例复合混凝剂配方(质量比)二、一种复合混凝剂的制备工艺仅以实施例3为例说明聚合硫酸铁—阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂的制备工艺，具体步骤如下：1)将聚合硫酸铁置于烧杯内，加水调配搅拌得到密度为0.6g/mL的聚合硫酸铁溶液；2)将阳离子度为25％的阳离子聚丙烯酰胺P(AM-MAPTAC)置于烧杯内，加水溶解搅拌得到密度为0.001g/mL的阳离子聚丙烯酰胺溶液；3)取步骤1)获得的聚合硫酸铁溶液7.5mL，加入到150mL步骤2)获得的阳离子聚丙烯酰胺溶液，使混合溶液中聚合硫酸铁与阳离子聚丙烯酰胺的质量比为30:1；4)水浴60℃搅拌1小时步骤3)获得的混合溶液，得到聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂溶液；5)聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂溶液放入温度为50℃烘箱内烘干，24后取出并磨成粉末状，得到固态聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂。三、聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂作为水处理混凝剂在生活污水除磷处理中的应用为了进一步了解聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂(以下简称：PFS-CPAM复合混凝剂)的混凝能力，在同样条件下将它与聚合硫酸铁(PFS)进行了对比。实验过程如下：分别加入300mL搅拌均匀的生活污水于500mL的烧杯，在烧杯中加入一定量的混凝剂(PFS或PFS-CPAM)，于混凝试验搅拌机上同时快速搅拌lmin(300r/min)，慢速搅拌10min(60r/min)，然后静置30min。取上清液，测试其总磷和浊度去除率，结果见表1。表1不同混凝剂混凝之后的总磷和浊度去除效果由表1可知：在投加量相等的情况下，使用PFS-CPAM复合混凝剂比使用PFS混凝剂总磷去除率增加了7.05-26.36％，浊度去除率增加了5.09-32.80％。在总磷去除率和浊度去除率均达到80％的情况下，使用PFS-CPAM复合混凝剂比使用PFS混凝剂投加量减少了18.18％。四、PFS-CPAM复合混凝剂性能测试(1)红外测试为了研究PFS-CPAM复合混凝剂中PFS和CPAM是否存在某种作用，我们用红外光谱对PFS，CPAM和PFS-CPAM进行分析，结果见图1。由图1(2)可得，PFS在3442cm-1的峰为-OH基团伸缩振动，在1634cm-1的峰为H-O-H基团弯曲振动。对比硫酸铁的红外光谱图可以发现，PFS在波数为3200～3600cm-1处的峰形发生畸变，峰面积增加，因为谱图中的每一个凸点都是特定能量氢键的吸收峰，因此说明PFS相比于硫酸铁结合了更复杂的羟基和水分子。本图谱833cm-1处的峰为Fe-OH-Fe基团弯曲振动，此峰较弱，它证明PFS结构内确有聚合体存在。在1016和665cm-1处的峰可初步判定为Fe-O-H基团弯曲振动。另外在900～1300cm-1处的峰为-SO4-基团伸缩振动。PFS的红外光谱图证明它是以羟基桥连的铁的聚合物，且聚合物内存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合混凝剂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：1）配制质量浓度为0.5‑1 g/mL的聚合硫酸铁溶液；2）配制质量浓度为0.001‑0.002 g/mL的阳离子聚丙烯酰胺溶液；3）将步骤1）获得的聚合硫酸铁溶液，加入到步骤2）的阳离子聚丙烯酰胺溶液中得到混合溶液，混合溶液中聚合硫酸铁与阳离子聚丙烯酰胺的质量比为20‑35:1；将所述混合溶液置于温度为55‑60℃的水浴中，并搅拌50‑70min，得到聚合硫酸铁‑阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂溶液；4）将步骤3）获得的复合混凝剂溶液放入温度为50℃烘箱内烘干，24h后取出并磨成粉末状，即得到固态聚合硫酸铁‑阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合混凝剂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：1）配制质量浓度为0.5-1g/mL的聚合硫酸铁溶液；2）配制质量浓度为0.001-0.002g/mL的阳离子聚丙烯酰胺溶液；3）将步骤1）获得的聚合硫酸铁溶液，加入到步骤2）的阳离子聚丙烯酰胺溶液中得到混合溶液，混合溶液中聚合硫酸铁与阳离子聚丙烯酰胺的质量比为20-35:1；将所述混合溶液置于温度为55-60℃的水浴中，并搅拌50-70min，得到聚合硫酸铁-阳离子聚丙烯酰胺复合混凝剂溶液；4）将步骤3）获得的复合混凝剂溶液放入温度为50℃烘箱内烘干，24h后取出并磨成粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑怀礼，郑欣钰，李俊，安延严，罗坤，赵纯，张世欣，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50