一種納米型無機高分子絮凝劑的製備及產品的製作方法
2023-05-16 19:22:26
專利名稱：一種納米型無機高分子絮凝劑的製備及產品的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種納米型無機高分子絮凝劑的製備及產品。具體地說，該方法是在傳統聚合氯化鋁的製備過程中引入一類具有一定粒度分布的納米型活性成分，增強該產品的粒度效應，在混凝過程中除了保留原有PA的電中和能力之外，還能發揮靜電簇作用，從而提高聚合氯化鋁的混凝效果。
背景技術：
在當今水處理技術領域中，無機高分子絮凝劑是使用量很大的專用化學藥劑。與傳統絮凝劑相比，它能顯著提高淨化效能，且具有用量省、沉降性能好、安全性高、適應面廣等優點，因此在國內外水處理領域得到廣泛應用和迅速發展。其中，聚合氯化鋁(PAC)是當今工業生產技術最成熟、效能最高、應用也最為廣泛的無機高分子絮凝劑品種。一般認為，聚合氯化鋁中的Al13形態荷電量高，電中和能力強，也有較強的吸附架橋能力，是聚合氯化鋁絮凝劑中的最佳凝聚絮凝形態，其含量多少反映了製品的絮凝效能。最近的研究又表明聚合氯化鋁中其形態具有一定的粒度分布，這些不同粒度分布的組分不僅發揮了簡單的電中和作用，還有因各種空間、電荷組合而發揮所謂的靜電簇作用，因而如何既保留聚合氯化鋁中Al13形態高電中和能力，又能夠加強其中的靜電簇作用也將成為今後混凝劑研製的一個目標。
近二十年來，為了適應水處理領域對無機高分子混凝劑更加安全、高效的需要，國內外展開了各種高效絮凝劑的研製工作。其中研究的較多的是針對無機高分子絮凝劑的複合、共聚等方法，這些方法是在傳統的製備技術中，添加一些有效的混凝組分，製成產品一般改變了混凝劑原有的化學組成，如鐵鋁混凝劑，矽鋁複合(復配)混凝劑，希望所製成的產品能夠發揮各種有效組分的協同作用，但是仍然存在適用性受限，製備困難，成本高的缺陷。為了增加無機高分子混凝劑的吸附架橋能力，還做了無機—有機複合、接枝改性等工作，也取得了一些成效，但是投加的有機物使得混凝劑在使用過程中面臨潛在的安全風險、成本風險的問題。目前助凝劑的使用可以在一定程度上彌補這些缺陷，因為助凝劑的單獨投加有針對性，選擇範圍大，使用也比較靈活。經典案例是粘土作為助凝劑在低濁原水的混凝處理中得到很大的應用，傳統的混凝理論認為這是基於增加顆粒物間有效碰撞的頻率來發揮作用。事實上，靜電簇的作用在這種情況下也能得到一定的發揮，如果和聚合氯化鋁共同使用，這種由粒度效應產生的靜電簇作用就更加明顯了，表現在其它廢水處理的應用中，這種主混凝劑-一定粒度級配助凝劑體系也能產生很好的效果。而且助凝劑的單獨投加還可能面臨單獨一套投藥系統而增加額外的設備投入的問題。因此，將這兩者結合起來以協同電中和以及靜電簇作用的混凝劑研製工作很有市場前景。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有粒度效應的聚合氯化鋁(PAC)的製備方法和產品。具體地說，該方法是在製備PAC的過程中引入一類納米型粉末狀物質得到，使得產品能夠發揮靜電簇效應，增強了混凝效果，拓寬了混凝劑的使用範圍。
這類顆粒狀物質經過一定處理，具有一定粒度分布且不顯著影響PAC原有成分的形成，能與PAC成分相容。具體地說，該物質包括納米型二氧化矽，氧化鐵，氧化鋁粉末中之一種或幾種。其中納米材料涉及分散方法，主要是無機鹽的添加和超聲波的作用。
製備條件密閉反應釜內進行，溫度在40-80℃，劇烈攪拌，物料充分混合，粒度材料比例在0.002-0.02之間，最後熟化12-48小時得到產品。
產品總鋁濃度可配製成0.2-2.0M Al濃度，其中粒度材料的質量含量在0.2-2％之間，Alb含量在10％-70％之間。處理高嶺土懸浮體系的實驗表明該產品絮凝動力學比起不加粒度物質提高了許多，絮體增長更大更快。濁度去除率增加10％以上。
權利要求
1.一種新型納米型聚合氯化鋁(PAC)的製備方法和產品。該方法是引入一類活性納米型材料得到。其特徵在於以市場易得的無機鋁鹽和無機鹼性物質為化工原料，在製備PAC的過程中添加適量的納米材料，製備了一種納米型絮凝劑。該產品能夠發揮原有高效電中和能力，又能有效增加有效碰撞頻率，發揮靜電簇效應，增強了混凝效果，拓寬了混凝劑的使用範圍。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於按照質量比例在0.002-0.02之間添加了納米型材料。
3.根據權利要求2所述的納米型材料，其特徵在於主要是納米粒度範圍的活性材料，包括納米二氧化矽，納米氧化鋁，氧化鐵中一種或數種的混合物。
4.根據權利要求2所述的納米型材料，其特徵在於對材料採用了一定的分散處理，添加了一類無機分散劑，並進行超聲分散處理，使得該種材料與PAC充分相容。
5.根據權利要求1所述的產品，其特徵在於產品中含有一定比例的納米材料，能在混凝處理中發揮靜電簇效應。
全文摘要
本發明涉及一種納米型無機高分子絮凝劑——聚合氯化鋁(PAC)的製備方法和產品。具體地說，該方法是在製備PAC的過程中引入一類特殊活性的納米型物質得到，使得產品能夠發揮靜電簇效應，增強了混凝效果。產品納米材料的質量含量在0.2％－2％之間，Al
文檔編號C02F1/52GK1911827SQ20061011301
公開日2007年2月14日 申請日期2006年9月7日 優先權日2006年9月7日
發明者王東升, 葉長青, 餘劍鋒, 葛小鵬, 湯鴻霄 申請人:中國科學院生態環境研究中心