一種用於焦化廢水的改性天然高分子絮凝劑及其製備方法與流程
2023-05-31 00:04:31
本發明涉及一種用於處理焦化廢水的的改性天然高分子絮凝劑的製備方法，以及該絮凝劑在焦化廢水中的應用，屬於環保絮凝劑技術領域。
背景技術：
焦化廢水是煤製備焦炭以及相關的焦化產品生產過程中產生的有機廢水，經檢測表明：焦化廢水的成分組成複雜，含有大量的難生物降解芳香族有機物、多環化合物和氧硫氮等雜環化合物，可生化性極差，這些物質主要包括揮發酚類、聯苯、吡啶和喹啉等。這些汙染物經生化法處理後廢水中的COD 仍高於國家排放標準，且色度和氣味較重，若直接外排會對環境構成嚴重汙染，因此，焦化廢水的處理是目前國內外研究的重點。
目前絮凝劑普遍適用於國內外焦化廢水處理過程，其可以有效的去除焦化汙水中的COD、色度和懸浮物等。傳統的絮凝劑為無機絮凝劑，主要有硫酸鋁、硫酸鐵、矽酸鋁、矽酸鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵等，其在焦化汙水中廣泛適用，但無機絮凝劑存在適用pH範圍窄，產生絮團和礬花小，噸水處理成本高等缺點。有機高分子絮凝劑因其絮凝速度快，絮團沉降性好，適用範圍廣備受關注，尤其是天然高分子絮凝劑，其大量存在於自然界，來源廣，成本低，水解產物無毒，是目前絮凝劑研究的熱點。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有絮凝劑處理焦化廢水時，存在絮團和礬花小，pH範圍窄和噸水處理成本高等問題，進而提供一種專門用於焦化廢水的改性天然高分子絮凝劑及其製備方法。
為實現上述目的，本發明的用於焦化廢水的改性天然高分子絮凝劑及其製備方法如下：製備陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物絮凝劑，將質量分數為10~80%的陽離子澱粉水溶液攪拌分散均勻，並加熱到70~95℃，糊化0.2~0.7h，然後降溫到30~50℃，加入佔陽離子澱粉水溶液質量分數5~70%的丙烯醯胺單體，質量分數0.001~0.01%的引發劑過硫酸鉀，在50~90℃溫度條件下，反應0.2~1h後，冷卻至室溫，用乙醇沉澱並洗滌初產物，然後用布氏漏鬥過濾，反覆洗滌2~5次，將沉澱物在50~80℃溫度下真空乾燥後，得到陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物。
製備的陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物在處理焦化廢水中時，在處理焦化廢水時，1000ml焦化廢水加入5~90mg陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物絮凝劑。處理後焦化廢水中的COD去除率為80~90%，脫色率為90~98%，懸浮物去除率為85~95%。
與現有無機絮凝劑相比，本發明的益處和效果是：本發明中採用的澱粉廣泛存在於自然界中，成本低，其生物降解後的分解產物無毒，無二次汙染等問題。陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物的鏈狀分子間可以產生粘結架橋作用，同時分子鏈中含有一定數量的極性基團，通過吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速懸浮液中粒子的沉降，其形成的絮凝聚集體較無機絮凝劑所形成的絮凝聚集體更加緊密牢固，有非常明顯的加快溶液澄清，促進沉降等效果。特別是對那些帶有負電荷的膠體溶液微粒更顯示出其優越性。
本發明製備的陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物穩定性好，用量小，絮凝效果佳，在酸性和鹼性條件下都能使用，可廣泛適用於焦化廢水、冶煉廢水、印染廢水等工業生產中。
具體實施方式
實例例1：稱取一定量的質量分數為30%的陽離子澱粉水溶液，加熱到75℃，糊化0.3h，降溫到35℃，然後加入佔在陽離子澱粉水溶液質量分數20%的丙烯醯胺單體，質量分數0.003%的引發劑過硫酸鉀，在60℃溫度條件下，反應0.4h後，冷卻至室溫，用乙醇沉澱並洗滌初產物，然後用布氏漏鬥過濾，反覆洗滌3次，將沉澱物在55℃溫度下真空乾燥後，得到陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物。用上述製備的70m陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物處理1000ml的焦化廢水，該改性天然高分子絮凝劑對焦化廢水中COD去除率為83.5%，脫色率為93.2%，懸浮物去除率為88.4%。
實例例2：稱取一定量的質量分數為45%的陽離子澱粉水溶液，加熱到83℃，糊化0.4h，降溫到40℃，然後加入佔在陽離子澱粉水溶液質量分數40%的丙烯醯胺單體，質量分數0.006%的引發劑過硫酸鉀，在70℃溫度條件下，反應0.6h後，冷卻至室溫，用乙醇沉澱並洗滌初產物，然後用布氏漏鬥過濾，反覆洗滌3次，將沉澱物在65℃溫度下真空乾燥後，得到陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物。用上述製備的50m陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物處理1000ml的焦化廢水，該改性天然高分子絮凝劑對焦化廢水中COD去除率為85.6%，脫色率為95.1%，懸浮物去除率為89.6%。
實例例3：稱取一定量的質量分數為60%的陽離子澱粉水溶液，加熱到90℃，糊化0.6h，降溫到45℃，然後加入佔在陽離子澱粉水溶液質量分數55%的丙烯醯胺單體，質量分數0.008%的引發劑過硫酸鉀，在80℃溫度條件下，反應0.8h後，冷卻至室溫，用乙醇沉澱並洗滌初產物，然後用布氏漏鬥過濾，反覆洗滌4次，將沉澱物在75℃溫度下真空乾燥後，得到陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物。用上述製備的30m陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物處理1000ml的焦化廢水，該改性天然高分子絮凝劑對焦化廢水中COD去除率為88.2%，脫色率為96.2%，懸浮物去除率為92.5%。
實例例4：稱取一定量的質量分數為10%的陽離子澱粉水溶液，加熱到70℃，糊化0.2h，降溫到30℃，然後加入佔在陽離子澱粉水溶液質量分數70%的丙烯醯胺單體，質量分數0.001%的引發劑過硫酸鉀，在50℃溫度條件下，反應0.2h後，冷卻至室溫，用乙醇沉澱並洗滌初產物，然後用布氏漏鬥過濾，反覆洗滌3次，將沉澱物在50℃溫度下真空乾燥後，得到陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物。用上述製備的5m陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物處理1000ml的焦化廢水，該改性天然高分子絮凝劑對焦化廢水中COD去除率為80%，脫色率為90%，懸浮物去除率為85%。
實例例5：稱取一定量的質量分數為70%的陽離子澱粉水溶液，加熱到95℃，糊化0.7h，降溫到50℃，然後加入佔在陽離子澱粉水溶液質量分數5%的丙烯醯胺單體，質量分數0.01%的引發劑過硫酸鉀，在90℃溫度條件下，反應1h後，冷卻至室溫，用乙醇沉澱並洗滌初產物，然後用布氏漏鬥過濾，反覆洗滌5次，將沉澱物在80℃溫度下真空乾燥後，得到陽離子澱粉-聚丙烯醯胺接枝共聚物。用上述製備的90m陽離子澱粉-聚丙烯醯胺共聚物處理1000ml的焦化廢水，該改性天然高分子絮凝劑對焦化廢水中COD去除率為90%，脫色率為98%，懸浮物去除率為95%。