[发明专利]聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂及其制备与应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机铝盐混凝剂与有机阳离子高分子聚合物的复合物制备技术，特别是一种聚合氯化铝-硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵三元复合混凝剂及其制备与应用方法。

背景技术

聚合氯化铝(Poly Aluminum Chloride，PAC)是一种应用广泛的无机高分子水处理剂，其结构示性式如下：

Al_n(OH)_mCl_(3n-m)    (式1)

其中，0＜m＜3n。

聚合氯化铝的优点在于比传统的低分子铝盐，如：硫酸铝、氯化铝等，相对分子质量大，作为水处理剂，更有效的架桥吸附能力，而且比有机高分子混凝剂的价格低。但是，因受其分子结构和聚合度的限制，在电中和、凝聚架桥和絮凝作用方面，仍处在传统铝盐与有机高分子之间。因此，在实际应用中，特别是对含藻和有机物污染的内河和湖泊原水，存在着投加药剂量大，产生的沉淀污泥松散、颗粒细、不易沉淀、体积大等缺点。

硫酸铝(Aluminum Sulfate，AS)是一种应用广泛的无机盐水处理剂，其分子式如下：

Al₂(SO₄)₃·xH₂O    (式1)

其中，x为自然数，AS的相对分子质量[以Al₂(SO₄)₃计]：342.15

硫酸铝是一种传统的低分子铝盐水处理剂，因其价格低廉，水温适宜时脱浊效果尚能满足要求，仍被部分以内河和湖泊水为水源的制水厂采用。通常，在其使用时产生的矾花较大，但不够密实，特是别是对低温低浊、受污染的原水处理，存在投加量大的问题，导致污泥量大，出水含铝量高的缺陷。

聚二甲基二烯丙基氯化铵(poly-dimethyldiallyl ammonium chloride，PDMDAAC)是一种水溶性阳离子聚合物，其正电荷密度高，水溶性好，相对分子质量易于控制，高效无毒。因此，被广泛应用于石油、造纸、采矿、纺织、印染、日用化工多个领域。其分子结构式如下：

式中，n＞2。

PDMDAAC作为水处理药剂的优点在于它较无机高分子混凝剂，如聚合氯化铝，相对分子质量高而且可调，产物稳定性好，受环境条件影响小，对水中胶体物质的吸附架桥能力强，絮凝效果好。但是，单独用作水处理剂时，存在药剂价格高导致的水处理成本高和最佳投药量范围窄的不足。因此，通过无机和有机高分子的水处理剂的复合使用来强化水处理效果，拓宽药剂的使用范围，降低使用成本，提高处理后水质的研究工作早就引起了国内外研究者重视。早期的文献采用市售商品的无机混凝剂与含二甲基二烯丙基氯化铵单元的聚合物在使用前配成一定比例的混合物后加入到待处理水中，或处理时按一定比例同时加入到待处理的水中使用，但这些方法存在操作不便，性能改善有限等缺陷。近期已有文献采用无机混凝剂PAC或AS与PDMDAAC来制备稳定型复合混凝剂用于微污染原水和污水等处理，获得了较好的效果。

文献1(Massaki Hosina，Hedeo Tsugana，Minoru，Okada，et al.Treatment of algae-containing water with polyaluminum chloride and poly-dimethyldiallyl ammonium chloride.JP 06，182，356A，1994-6-25)，采用硫酸根离子含量为1％～5％，碱度为35％～65％的聚合氯化铝(Poly Aluminum Chloride，PAC)和特征黏度为0.6～1.3dL/g的PDMDAAC的混合物对含藻水进行处理。结果表明：两种药剂在使用时同时加入被处理水中的方法得到的处理效果为最好，它比任一种药剂单独加或者任一药剂先加再加第二种药剂方法得到的处理效果要好。这种处理含藻水的脱浊处理方法降低了无机药剂PAC的用量，产生较少的淤泥，但对不含藻水无明显效果。