一种杂化絮凝剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种杂化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：S1、称取凝胶剂于烧杯中，加入去离子水搅拌溶解，配制成凝胶剂溶液；S2、将凝胶剂溶液在80℃下边搅拌边加入碱性溶液，得到盐基度为0.25~2.5的聚合溶胶溶液；S3、将聚合溶胶溶液的温度降至30~80℃，并向聚合溶胶溶液中边搅拌边加入由链拓展剂、骨架剂组成的有机单体，再在惰性气体气氛下加入凝胶剂质量0.03~5%的引发剂、凝胶剂质量0.1~1%的活化剂、凝胶剂质量0.1~1%的助溶剂，密封反应装置，以150~300r/min搅拌反应1~6h，得到的稀凝胶状的产物即为杂化絮凝剂。本发明专利技术制备的杂化絮凝剂为共价键形式的杂化絮凝剂，具有无机、有机絮凝剂的优势，对纳米颗粒废水中纳米颗粒及浊度的去除效率均能达到80%以上。

【技术实现步骤摘要】
一种杂化絮凝剂的制备方法
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种杂化絮凝剂的制备方法。
技术介绍
随着纳米科技快速发展，大量纳米颗粒不可避免地进入到污水处理系统中。纳米颗粒存在于污水系统中的形式包括：直接悬浮在污水中的纳米颗粒、与水中胶体吸附形成的纳米胶体，以及与水中胶体碰撞形成的胶体与纳米颗粒的混合物。由于尺寸细小，因此在污水中会导致难以沉降、浊度去除困难、处理成本高等问题。目前针对去除纳米颗粒物的技术主要有活性污泥法、超滤法、混凝法等。活性污泥法的去除能有限，常出现少量的纳米颗粒逸出废水系统等问题。超滤在去除纳米颗粒方面表现出优势，但却面临膜污染严重，成本高等诸多问题。混凝法因其去除效率高、适用范围广等优点，在处理纳米颗粒方面已被证明是一种行之有效的方法。目前，水处理絮凝剂主要有无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂两大类。无机絮凝剂具有电中和能力强，絮体密度大，絮体生长快，使用成本低等特点，但其仍然存在投加量大，去除效果不稳定、容易受外部因素干扰等缺点。有机高分子絮凝剂具有用量少，吸附架桥能力强，絮凝速度快，产品稳定等优点，但是其原料价格昂贵，成本高。通常情况下，将有机、无机絮凝剂混合制成杂化絮凝剂，使无机絮凝剂的高电荷密度和有机高分子絮凝剂的架桥作用结合，充分发挥两者的絮凝优势，提高污染物的去除效果，因此，针对杂化絮凝剂的制备展开研究是有必要的且有意义的。目前已有部分学者对杂化絮凝剂的制备展开了深入探索，如利用聚合氯化铝和单体二甲基二烯丙基氯化铵在引发剂作用下生成离子型杂化絮凝剂，但其制备杂化絮凝过程中使用的无机絮凝剂为纯度较高的成品，因此制备的成本较高，实用性不强。又如将粉煤灰原料经酸提、碱提、洗涤中性后，在氮气氛围下加入丙烯酰胺得到杂化絮凝剂，该工艺中涉及到的粉煤灰含杂质较多，有效成分较低，影响杂化絮凝剂中无机部分的絮凝作用，并且粉煤灰经过酸提、碱提后的部分滤渣经常被丢弃，造成浪费。因此，如何需要通过合理选用原料、改进制备方法，得到絮凝性能良好、实用性的杂化絮凝剂，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种杂化絮凝剂的制备方法，解决现有技术制备的成本较高、实用性不强的问题，并且巧妙地结合了无机、有机絮凝剂的优势。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种杂化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：S1、称取凝胶剂于烧杯中，加入去离子水搅拌溶解，配制成浓度为0.1～1mol/L的凝胶剂溶液；S2、将凝胶剂溶液在80℃下边搅拌边加入浓度为0.5～2.0mol/L的碱性溶液，得到盐基度为0.25～2.5的聚合溶胶溶液；S3、将聚合溶胶溶液的温度降至30～80℃，并向聚合溶胶溶液中边搅拌边加入由链拓展剂、骨架剂组成的有机单体，再在惰性气体气氛下加入凝胶剂质量0.03～5％的引发剂、凝胶剂质量0.1～1％的活化剂、凝胶剂质量0.1～1％的助溶剂，密封反应装置，以150～300r/min搅拌反应1～6h，得到的稀凝胶状的产物即为杂化絮凝剂；其中，所述有机单体中，链拓展剂与凝胶剂的质量比为1：5～30，骨架剂与凝胶剂的质量比为1：10～40。其中，步骤S1中，所述凝胶剂为AlCl36H2O、FeCl36H2O、Al(OH)3、Fe(OH)3、CaCl2、Al2(SO4)3、KAl(SO4)212H2O、Na2SiO3、TiCl4、Ti(SO4)2、Ti(OH)4、CaTiO3、FeTiO3、Na2TiO3、PTC、PTS、PAC、PFC、PFS、PAFS或PAFC中的一种。步骤S2中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、氨水、碳酸氢钠溶液或碳酸钠溶液。所述搅拌的速率为300～600r/min，待碱溶液加入完毕后混合搅拌30～60min。进一步，步骤S3中，所述链拓展剂为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、淀粉、纤维素、木质素、明胶、果胶、甲壳素或海藻酸钠。所述骨架剂为丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸NN-二甲基氨基乙酯或二甲基二烯丙基氯化铵。优选所述引发剂为氧化-还原引发剂，包括过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-硫酸亚铁、过氧化氢-硫酸亚铁或过硫酸钾-硝酸银。进一步，所述引发剂中，氧化剂与还原剂的质量比为0.5～1.5：1。进一步，步骤S3中，所述活化剂包括磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、二甲苯、氟硅酸钠、硫酸铵、氯化铵、硫酸亚铁或氢氧化铵。所述助溶剂包括苯甲酸钠、水杨酸钠、乙酰胺、乙醇、丙二醇、聚乙二醇、甘油或吐温。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用的原料无毒无害、易降解、环境友好、适合用于水处理，制备过程简便、制备条件温和、产物纯度高。此外，由于引入的无机絮凝剂的成本较低，大大降低了制备的杂化絮凝剂的成本。2、本专利技术提供的杂化絮凝剂的制备方法，通过接枝共聚反应，将凝胶剂与有机高分子链拓展剂、骨架剂进行链端链接，形成共价键形式的杂化絮凝剂。通过无机单体强化阳离子度，增加杂化絮凝剂的正电荷性，进而提高其压缩双电层和脱稳性能，并且无机絮凝剂可显著提高杂化絮凝剂的电荷中和作用，实现胶体脱稳，多羟基吸附同时发挥协同作用。3、本专利技术提供的杂化絮凝剂的制备方法，链拓展剂与骨架剂聚合形成枝状分子结构，使得絮凝剂的分子链更长，并且带有功能团，具有架桥吸附作用，能够加强杂化絮凝剂对纳米颗粒的吸附和包裹。避免了无机絮凝剂与有机絮凝剂直接混合时，高分子链对无机絮凝剂的吸附而导致的高分子絮凝剂絮凝有效性降低，并且巧妙地结合了无机、有机絮凝剂的优势。在杂化絮凝剂的制备过程中加入适量的活化剂，使得分子链呈现直线或枝状，能有效提高凝胶剂、链拓展剂、骨架剂之间的聚合反应效率，提高原料利用率。制备过程中还加入了助溶剂，引入的无机絮凝剂其聚合过程处于可控状态，避免丙烯酰胺等骨架剂在聚合过程中发生交联或爆聚，降低溶解性，使得制备出的絮凝剂无法溶解，能有效解决在实际工程应用中溶解性差的问题，扩大了杂化絮凝剂在实际工程中的应用。4、本专利技术制备的杂化絮凝剂呈稀溶胶状，无需像常规固体杂化絮凝剂在使用时磨成粉末状，可直接投加到待处理的水样中，省时省力。5、采用本专利技术制备的杂化絮凝剂，在低投加量条件下对废水中纳米颗粒的去除率达80％以上、浊度去除率达85％以上，并且经处理后的废水，满足混合废水处理系统进水要求，工艺简单，节约总体投资，减少运行费用，具有广泛的应用前景。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术作进一步说明。一、杂化絮凝剂的制备实施例1一种杂化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：S1、称取24.143g的AlCl36H2O于烧杯中，加入1L去离子水后搅拌溶解配制成0.1mol/L的溶液。S2、将配置好的溶液在80℃下边搅拌加入50mL浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、称取凝胶剂于烧杯中，加入去离子水搅拌溶解，配制成浓度为0.1~1mol/L的凝胶剂溶液；/nS2、将凝胶剂溶液在80℃下边搅拌边加入浓度为0.5~2.0mol/L的碱性溶液，得到盐基度为0.25~2.5的聚合溶胶溶液；/nS3、将聚合溶胶溶液的温度降至30~80℃，并向聚合溶胶溶液中边搅拌边加入由链拓展剂、骨架剂组成的有机单体，再在惰性气体气氛下加入凝胶剂质量0.03~5%的引发剂、凝胶剂质量0.1~1%的活化剂、凝胶剂质量0.1~1%的助溶剂，密封反应装置，以150~300r/min搅拌反应1~6h，得到的稀凝胶状的产物即为杂化絮凝剂；其中，所述有机单体中，链拓展剂与凝胶剂的质量比为1：5~30，骨架剂与凝胶剂的质量比为1：10~40。/n

【技术特征摘要】
1.一种杂化絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取凝胶剂于烧杯中，加入去离子水搅拌溶解，配制成浓度为0.1~1mol/L的凝胶剂溶液；
S2、将凝胶剂溶液在80℃下边搅拌边加入浓度为0.5~2.0mol/L的碱性溶液，得到盐基度为0.25~2.5的聚合溶胶溶液；
S3、将聚合溶胶溶液的温度降至30~80℃，并向聚合溶胶溶液中边搅拌边加入由链拓展剂、骨架剂组成的有机单体，再在惰性气体气氛下加入凝胶剂质量0.03~5%的引发剂、凝胶剂质量0.1~1%的活化剂、凝胶剂质量0.1~1%的助溶剂，密封反应装置，以150~300r/min搅拌反应1~6h，得到的稀凝胶状的产物即为杂化絮凝剂；其中，所述有机单体中，链拓展剂与凝胶剂的质量比为1：5~30，骨架剂与凝胶剂的质量比为1：10~40。


2.根据权利要求1所述的杂化絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述凝胶剂为AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O、Al(OH)3、Fe(OH)3、CaCl2、Al2(SO4)3、KAl(SO4)2·12H2O、Na2SiO3、TiCl4、Ti(SO4)2、Ti(OH)4、CaTiO3、FeTiO3、Na2TiO3、PTC、PTS、PAC、PFC、PFS、PAFS或PAFC中的一种。


3.根据权利要求1所述的杂化絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、氨水、碳酸氢钠溶液或碳酸钠溶液。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永军，李登，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32