一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及污水处理领域，尤其是一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂及其制备方法。本发明专利技术的一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂，按重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：活化壳聚糖100‑300份，盐酸800‑1200份，氢氧化铝200‑300份，铝酸钙粉300‑400份、聚合硫酸铁100‑400份、磷酸20‑100份及水500‑1400份。本发明专利技术提供的复合絮凝剂采用分步制备方法，通过自行制备特殊的活化壳聚糖、聚氯化铝前体，并结合铁源等其它组分采用特定的用量进行复合，实现各组分之间的协同作用。经改性后的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂在饮用水的净化中，具有用量小、矾花更大更密实、沉降速度更快，残余铝大幅度降低的特点，同时制备过程中所用原料易购，制备方法简单，适用水质范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂及其制备方法
本专利技术涉及污水处理领域，尤其是一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂及其制备方法。
技术介绍
饮用水的净化与我们生活息息相关，而絮凝剂在饮用水的净化中使用非常广泛。其中，饮用水用聚氯化铝是我国使用最广泛的饮用水处理絮凝剂。聚氯化铝是一种多羟基、多络合体的阳离子高分子絮凝剂，其在水体中水解后通过吸附电中和、双电层压缩、吸附架桥、网捕等作用使水体中的悬浮颗粒物和胶体粒子与水体分离，从而达到净化水体的目的。由于洁净淡水资源的日益紧张及淡水资源富营养化加剧的影响，饮用水水源出现了富营养化、藻类增多、湖泊水比例增大、低温低浊和高浊度等多种水源并存的特点，传统的聚氯化铝絮凝剂在处理这一类型的原水时，普遍存在用量大、残余铝高、矾花沉降速度慢等缺点。因此，开发处理效率高、残余铝低、矾花沉降速度快的新型饮用水用絮凝剂成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂及其制备方法，通过分步合成，在聚氯化铝中引入铁元素及活化壳聚糖，控制组分比例，使得改性后的复合絮凝剂具有用量小、矾花更大更密实、沉降速度快、残余铝大幅度降低的特点。本专利技术的方案如下：一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂，按重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：活化壳聚糖100-300份，盐酸800-1200份，氢氧化铝200-300份，铝酸钙粉300-400份、聚合硫酸铁100-400份、磷酸20-100份及水500-1400份。进一步的，所述活化壳聚糖的制备方法为：将一定量的醋酸、壳聚糖、氯化钠混合搅拌，得到活化壳聚糖溶液。进一步的，所述铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂包含Al2O3含量为8-12％，全铁含量为0.5-2％，盐基度为45-90％，密度为1.25-1.31。本专利技术还包括一种上述的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，包含以下步骤：1)在反应釜中加入盐酸、氢氧化铝及部分水，通入蒸汽加热反应得到三氯化铝半成品液体；2)向步骤1所得的三氧化铝半成品液体中加入部分水、铝酸钙粉，加热反应得到聚氯化铝半成品液体；3)向步骤2所得的聚氯化铝半成品液体中加入剩余水，聚合硫酸铁、磷酸及活化壳聚糖溶液，在加热条件下搅拌反应得到铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂成品。其中，活化壳聚糖溶液按以下方法制备：将醋酸、壳聚糖、氯化钠混合搅拌，得到活化壳聚糖溶液。进一步的，一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，包含以下步骤，按重量份计，1)在反应釜中加入800-1200份的盐酸、200-300份氢氧化铝及100-400份水，通入蒸汽加热，保持反应釜内温度80-110℃反应2-3小时，得到三氯化铝半成品液体；2)向三氧化铝半成品液体中加入200-500份的水、300-400份铝酸钙粉，通入蒸汽加热，保持反应釜内温度80-110℃反应2-3小时，得到聚氯化铝半成品液体；3)向聚氯化铝半成品液体中加入200-500份的水，100-400份的聚合硫酸铁，20-100份磷酸及100-300份活化壳聚糖溶液，常压搅拌反应1小时，保持反应釜内温度60-95℃，得到铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂成品；其中，活化壳聚糖按以下方法制备：将质量浓度为1-10％醋酸、壳聚糖和氯化钠按质量比(30～200)：1：1混合搅拌，得到活化壳聚糖溶液，留置备用；所述盐酸的质量浓度为31％，磷酸的质量浓度为85％。进一步的，所述活化壳聚糖的制备中，混合搅拌在常温常压下进行，搅拌时间为22-26小时，搅拌速度30-45r/min，得到活化壳聚糖溶液留置备用时间不超过48小时。壳聚糖溶液的活化和稳定性与反应时间、搅拌速度、存放时间等密切相关，因此对反应参数的控制非常重要，其中，随存放时间的延长会使得溶液粘度下降，而活化壳聚糖溶液的粘度对于复合絮凝剂的合成也有重要影响。进一步的，所述壳聚糖为化学改性脱乙酰水溶性甲壳质，脱乙酰度≥85％。进一步的，所述铝酸钙粉Al2O3含量为47-56％，CaO含量为28-34％，酸不溶物含量为3-8％。进一步的，所述聚合硫酸铁全铁含量为8-12％，盐基度为0-16％。进一步的，所述氢氧化铝中Al2O3含量为55-65％。进一步的，所述反应釜为玻璃钢反应釜。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：在聚氯化铝中引入铁元素及活化壳聚糖后，铁元素及活化壳聚糖通过氢键、络合等化学作用与聚氯化铝发生共聚，使聚氯化铝分子的主链和支链结构均得到了改善，大分子聚合形态大幅度增加，小分子聚合形态大幅度减小。壳聚糖具有氨基结构，对重金属有螯合作用，与无机类絮凝剂复合能够有效提高絮凝效果。本专利技术提供的复合絮凝剂采用分步制备方法，通过自行制备特殊的活化壳聚糖、聚氯化铝前体，并结合铁源等其它组分采用特定的用量进行复合，实现各组分之间的协同作用。经改性后的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂在饮用水的净化中，具有用量小、矾花更大更密实、沉降速度更快，残余铝大幅度降低的特点，同时制备过程中所用原料易购，制备方法简单易操作，适用水质范围广。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。实施例中采用的原料如下：所述壳聚糖为化学改性脱乙酰水溶性甲壳质，脱乙酰度≥85％；所述盐酸的质量浓度为31％；所述磷酸为食品级，质量浓度为85％；所述铝酸钙粉中Al2O3含量为47-56％，CaO含量为28-34％，酸不溶物含量为3-8％；所述聚合硫酸铁全铁含量为8-12％，盐基度为0-16％；所述氢氧化铝中Al2O3含量为55-65％。实施例1实施例1采用的一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂，由以下方法制备：1)在1.5m3玻璃钢反应釜中加入自来水0.9t，开启搅拌，加入36％的醋酸0.3t，配成质量分数为9％的醋酸溶液；加入脱乙酰度≥85％的壳聚糖0.03t，加入氯化钠0.03t，常温常压下以30r/min搅拌反应24小时，得到清澈透明的活化壳聚糖溶液，备用；2)在30m3玻璃钢反应釜中加入自来水4t，加入31％的盐酸12t，加入氢氧化铝2.9t，通入蒸汽，常压反应2小时，保持反应釜内温度100℃，其中温度波动误差不超过5℃；3)在步骤(2)的产物中加入自来水5t，加入铝酸钙粉4.3t，常压反应2小时，保持反应釜内温度100℃，得到聚氯化铝半成品；4)在步骤(3)的产物中加入自来水3t，调节温度到85℃，加入食品级85％磷酸0.6t、聚合硫酸铁3吨及步骤(1)制得的活化壳聚糖溶液，常压搅拌反应1小时，保持反应釜内温度90℃，得到铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂产品。得到的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂产品中，Al2O3含量为10.4％，全铁含量为1.15％，盐基度为78.6％，密度为1.277。实施例2一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，所述的制备方法包含以下步骤：1)在3m3玻璃钢反应釜中加入自来水2t，开启搅拌，加入36％的醋酸0.5t，配制成质量分数为7.2％的醋酸，加入脱乙酰度≥85％的壳聚糖0.045t，加入氯化钠0.045t，常温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂，其特征在于，按重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：活化壳聚糖100‑300份，盐酸800‑1200份，氢氧化铝200‑300份，铝酸钙粉300‑400份、聚合硫酸铁100‑400份、磷酸20‑100份及水500‑1400份。

【技术特征摘要】
1.一种铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂，其特征在于，按重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：活化壳聚糖100-300份，盐酸800-1200份，氢氧化铝200-300份，铝酸钙粉300-400份、聚合硫酸铁100-400份、磷酸20-100份及水500-1400份。2.根据权利要求1所述的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂，其特征在于，所述活化壳聚糖的制备方法为：将醋酸、壳聚糖、氯化钠低速混合搅拌，得到活化壳聚糖溶液。3.根据权利要求1所述的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂，其特征在于，所述铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂包含Al2O3含量为8-12％，全铁含量为0.5-2％，盐基度为45-90％，密度为1.25-1.31。4.一种如权利要求1-3任一项所述的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：1)在反应釜中加入盐酸、氢氧化铝及部分水，通入蒸汽加热反应得到三氯化铝半成品液体；2)向步骤1所得的三氧化铝半成品液体中加入部分水、铝酸钙粉，加热反应得到聚氯化铝半成品液体；3)向步骤2所得的聚氯化铝半成品液体中加入剩余水，聚合硫酸铁、磷酸及活化壳聚糖溶液，在加热条件下搅拌反应得到铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂成品；其中，活化壳聚糖溶液按以下方法制备：将醋酸、壳聚糖、氯化钠混合搅拌，得到活化壳聚糖溶液。5.根据权利要求4所述的铝铁共聚壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，其特征在于：按重量份计，1)在反应釜中加入800-1200份的盐酸、200-300份氢氧化铝及100-400份水，通入蒸汽加热，保持反应釜内温度80-110℃反应2-3小时，得到三氯化铝半成品液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡炳贤，李勇，
申请(专利权)人：成都汇锦水务发展有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51