有機無機複合型絮凝劑及其生產方法
2023-05-23 17:07:01
專利名稱：有機無機複合型絮凝劑及其生產方法
技術領域：
本發明屬於絮凝劑領域，特別涉及一種廢水處理用的絮凝劑及其生產方法。
絮凝劑在廢水處理中已被廣泛使用，就現有的絮凝劑而言，按化學成份可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩大類。在無機絮凝劑中，以無機高分子絮凝劑為主導地位，如聚硫氯化鐵、聚磷氯化鐵、聚合矽酸鐵、聚合磷酸鐵等鐵鹽類及聚合氯化鐵鋁、聚矽硫酸鋁和聚磷硫酸鋁等鋁鹽類絮凝劑。此類絮凝劑雖然能有效地消毒、殺菌、淨化廢水，但卻存在用量大、效率低、產生浮渣多等缺點。有機高分子絮凝劑的主要品種有聚丙烯醯胺(PAM)、聚甲基丙烯酸酯-丙烯腈共聚物、聚脂多胺、聚乙烯基苯甲基季銨鹽等，它們與無機高分子絮凝劑相比具有用量小、絮凝能力強、效率高、產生浮渣少等優點，但不足之處是廢渣含水率高，所產生的汙液體積較大。
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種有機無機複合型絮凝劑及其生產方法，此種絮凝劑兼具現有無機絮凝劑和有機絮凝劑的優點，特別適用於高鹼度、高色度廢水的處理，其生產方法工藝簡單，使用常規設備，無廢氣、廢水、廢渣排出。
本發明所提供的有機無機複合型絮凝劑包括二氰二胺與甲醛的聚合物、聚硫氯化鋁和/或聚硫氯化鋁鈣，呈透明粘稠狀，二氰二胺與甲醛的聚合物的化學通式為[C3H6N4O]n，5≤n≤10且為整數。
上述複合絮凝劑的生產方法是將有機絮凝劑和無機絮凝劑採用「一浴合成法」進行復配，具體工藝有兩種。
一、第一種工藝1.原料及其配方(質量分數)鋁鹽 5～15％鈣鹽 10～20％二氰二胺 2～8％甲醛 2～9％水餘量
2.工藝步驟及工藝參數依次包括以下工藝步驟，各工藝步驟均在常壓下進行。
(1)水解反應將鋁鹽放入50℃～65℃的水中，在攪拌下水解，當鋁鹽溶解後，用酸或鹼調溶液的PH值，PH控制在1.0～3.0。
(2)聚合反應在攪拌下將鈣鹽加入鋁鹽的水解液，升溫至90℃～100℃，然後加入聚合促進劑，反應時間為1～3小時。
(3)縮聚反應在攪拌下將溶合劑和二氰二胺加入上述溶液中，待溶解後加入甲醛，在90℃～100℃反應5～8小時即得產品。
該工藝中，鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁；鈣鹽為氯化鈣或硝酸鈣；調水解溶液PH值所用的酸為有機酸或無機酸，有機酸可以是甲酸或乙酸或草酸或酒石酸或檸檬酸等，無機酸可以是硫酸或鹽酸或磷酸等，鹼一般選用氫氧化鈉，聚合促進劑為水玻璃或稀土鹽溶液，水玻璃的加入量為1～2％(質量分數)，稀土鹽溶液可以是鈰鹽等輕稀土鹽，其加入量為0.1～0.2％(質量分數)；溶合劑為無機銨鹽，可以選用硫酸銨或氯化銨或硫酸氫銨或磷酸二氫銨等，其加入量為1～2％(質量分數)。
二、第二種工藝1.原料及其配方(質量分數)鋁鹽 10～30％二氰二胺 6～15％甲醛 8～16％水餘量2.工藝步驟及工藝參數工藝步驟包括水解反應、聚合反應和縮聚反應，上述工藝步驟有兩種次序，一種次序是縮聚反應→水解與聚合反應，另一種次序是水解反應→縮聚與聚合反應，各工藝步驟均在常壓下進行。
(1)縮聚反應→水解與聚合反應A、縮聚反應首先將水加熱至90℃～100℃並加入酸調PH值，PH控制在1.0～2.0，然後在攪拌下加入二氰二胺，待溶解後加入甲醛並在90℃～100℃保溫4～5小時即完成縮聚反應。
B、水解與聚合反應在攪拌下將鋁鹽加入縮聚反應所獲得的溶液中，然後將溶液的溫度降至80℃～90℃保溫反應2～3小時即得產品。
(2)水解反應→縮聚與聚合反應A、水解反應首先將水加熱至90℃～100℃並加入酸調PH值，PH控制在0.5～1.0，然後在攪拌下加入鋁鹽，鋁鹽溶解後即得水解溶液。
B、縮聚與聚合反應在攪拌下將二氰二胺加入上述水解溶液，溶解反應0.5～1小時加入甲醛，在90℃～100℃保溫反應5～7小時即得產品。
該工藝中，鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁；調水的PH值所用的酸為有機酸或無機酸，有機酸可以是甲酸或乙酸或草酸或酒石酸或檸檬酸等，無機酸可以是硫酸或鹽酸或磷酸等。
本發明具有以下優點和積極效果1.廢水處理時耗藥量低，複合絮凝劑的加入量僅為10～800mg/L。
2.廢水處理效果理想，經處理後的廢水的各項指標為SS降低96％～100％；CODCr降低76％～88％；BOD降低70％～82％；色度降低96％～100％。尤其是對高鹼度、高色度的廢水，處理後的水可重新回用。
3.與有機高分子絮凝劑相比，廢渣的含水率可降低40％～60％，汙泥的體積可減小50％～60％。
4.對高鹼度、高色度的廢水，處理後的廢渣可作為合成燃料、超強吸水劑、顏料填料等產品的原料，變廢為寶。
5.產品穩定性好，無毒並略帶香味，使用不受季節、區域限制，便於存放與運輸。
6.生產工藝簡單，生產原料易得，生產周期短，反應溫和，所需設備為常規設備，便於現有化工廠接產。
7.整個工藝流程無廢氣、廢水、廢渣排放，是一種無汙染的清潔化生產流程。
圖1是根據本發明所提出的有機無機複合型絮凝劑的生產方法的一種工藝流程圖；圖2是根據本發明所提出的有機無機複合型絮凝劑的生產方法的第二種工藝流程圖；圖3是根據本發明所提出的有機無機複合型絮凝劑的生產方法的第三種工藝流程圖。
下面以實施例進一步說明本發明。
實施例1本實施例的原料及其配方(質量分數)硫酸鋁10％氯化鈣15％二氰二胺 5％甲醛 5％水餘量本實施例的工藝步驟及工藝參數本實施例的工藝步驟及次序如圖1所示，各工藝步驟均在常壓下進行。
(1)水解反應往反應釜中加入所需的水，水溫控制在60℃，然後在攪拌下加入硫酸鋁，當硫酸鋁溶解後，測試溶液的PH值，用鹽酸或氫氧化鈉調PH值至2.5。
(2)聚合反應將氯化鈣在攪拌下加入上述水解液中，然後升溫至95℃並加入質量分數為1.0％的水玻璃促進聚合，反應時間為2小時。
(3)縮聚反應將質量分數為1.2％的硫酸銨溶合劑和二氰二胺在攪拌下加入聚合反應完成後的溶液中，待溶解後再加入甲醛，在95℃保溫反應6小時即得複合型絮凝劑產品。
實施例2本實施例的原料及其配方(質量分數)氯化鋁 20％二氰二胺10％甲醛10％水 餘量本實施例的工藝步驟及工藝參數本實施例的工藝步驟及次序如圖2所示，各工藝步驟均在常壓下進行。
(1)縮聚反應往反應釜中加入所需的水，水溫控制在100℃，加入甲酸將水的PH值調至1.5，然後在攪拌下加入二氰二胺，待溶解後加入甲醛並在100℃保溫4小時即完成縮聚反應。
(2)水解與聚合反應在攪拌下將氯化鋁加入縮聚反應所獲得的溶液中，然後將溶液的溫度降至80℃保溫反應3小時即得複合絮凝劑產品。
實施例3本實施例的原料及其配方(質量分數)氯化鋁 15％二氰二胺8％甲醛10％水 餘量本實施例的工藝步驟及工藝參數本實施例的工藝步驟及次序如圖3所示，各工藝步驟均在常壓下進行。
(1)水解反應往反應釜中加入所需的水，水溫控制在90℃，加入工業濃硫酸將水的PH值調至1.0，然後在攪拌下加入氯化鋁，氯化鋁溶解後即得水解溶液。
(2)縮聚與聚合反應在攪拌下將二氰二胺加入上述水解溶液，溶解反應1小時加入甲醛，在90℃保溫反應7小時即得複合絮凝劑產品。
權利要求
1.一種有機無機複合型絮凝劑，其特徵在於包括二氰二胺與甲醛的聚合物、聚硫氯化鋁和/或聚硫氯化鋁鈣，呈透明粘稠狀，二氰二胺與甲醛的聚合物的化學通式為[C3H6N4O]n，5≤n≤10且為整數。
2.一種權利要求1所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於(1)原料及其配方(質量分數)鋁鹽 5～15％鈣鹽 10～20％二氰二胺 2～8％甲醛 2～9％水餘量(2)工藝步驟及工藝參數依次包括以下工藝步驟，各工藝步驟均在常壓下進行，A、水解反應將鋁鹽放入50～65℃的水中，在攪拌下水解，當鋁鹽溶解後，用酸或鹼調溶液的PH值，PH控制在1.0～3.0，B、聚合反應在攪拌下將鈣鹽加入鋁鹽的水解液，升溫至90℃～100℃，然後加入聚合促進劑，反應時間為1～3小時，C、縮聚反應在攪拌下將溶合劑和二氰二胺加入上述溶液中，待溶解後加入甲醛，在90℃～100℃反應5～8小時即得產品。
3.一種權利要求1所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於(1)原料及其配方(質量分數)鋁鹽 10～30％二氰二胺 6～15％甲醛 8～16％水餘量(2)工藝步驟及工藝參數工藝步驟包括水解反應、聚合反應和縮聚反應，上述工藝步驟有兩種次序，一種次序是縮聚反應→水解與聚合反應，另一種次序是水解反應→縮聚與聚合反應，各工藝步驟均在常壓下進行，A、縮聚反應→水解與聚合反應a.縮聚反應首先將水加熱至90℃～100℃並加入酸調PH值，PH控制在1.0～2.0，然後在攪拌下加入二氰二胺，待溶解後加入甲醛並在90℃～100℃保溫4～5小時即完成縮聚反應，b.水解與聚合反應在攪拌下將鋁鹽加入縮聚反應所獲得的溶液中，然後將溶液的溫度降至80℃～90℃保溫反應2～3小時即得產品，B、水解反應→縮聚與聚合反應a.水解反應首先將水加熱至90℃～100℃並加入酸調PH值，PH控制在0.5～1.0，然後在攪拌下加入鋁鹽，鋁鹽溶解後即得水解溶液，b.縮聚與聚合反應在攪拌下將二氰二胺加入上述水解溶液，溶解反應0.5～1小時加入甲醛，在90℃～100℃保溫反應5～7小時即得產品。
4.根據權利要求2所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於聚合促進劑為水玻璃或稀土鹽溶液，水玻璃的加入量為1～2％，稀土鹽溶液的加入量為0.1～0.2％。
5.根據權利要求2或4所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於溶合劑為無機銨鹽，加入量為1～2％。
6.根據權利要求2或4所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於鈣鹽為氯化鈣或硝酸鈣。
7.根據權利要求5所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於鈣鹽為氯化鈣或硝酸鈣。
8.根據權利要求2或3所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁。
9.根據權利要求2或3所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於調PH值所用的酸為有機酸或無機酸。
10.根據權利要求8所述的有機無機複合型絮凝劑的生產方法，其特徵在於調PH值所用的酸為有機酸或無機酸。
全文摘要
一種有機無機複合型絮凝劑及其生產方法，此種絮凝劑包括二氰二胺與甲醛的聚合物、聚硫氯化鋁和/或聚硫氯化鋁鈣。其生產方法包括以下工藝步驟水解反應；聚合反應；縮聚反應。上述工藝步驟既可以依次進行，也可以按水解反應→縮聚與聚合反應或縮聚反應→水解與聚合反應的次序進行。此種絮凝劑兼具現有無機和有機絮凝劑的優點，特別適用高鹼度、高色度廢水的處理，其生產方法工藝簡單，採用常規設備，無三廢排出。
文檔編號C02F1/52GK1393410SQ01108579
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月26日 優先權日2001年6月26日
發明者劉明華, 周華龍, 龔宜昌 申請人:劉明華, 龔宜昌