[发明专利]硫酸铝-氯化铁-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盐混凝剂与水溶性有机阳离子高分子聚合物的复合物制备技术，特别是一种硫酸铝-氯化铁-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

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。但是，在使用时存在投加量大，导致污泥量大，出水含铝量高的缺陷，特别是对低温低浊、受污染的原水处理效果欠佳，处理效果不能达标。

氯化铁(Ferric Chloride，FC)是一种早期使用广泛的无机铁盐水处理剂，其分子结构为：

FeCl₃    (式2)

虽然其价格低廉，生成的絮团密实，在低温时处理原水有一定的效果。但由于其使用时投加量稍高，出水即带色，并且腐蚀管阀。因此，随着高分子无机混凝剂的广泛应用，其应用量和范围逐渐减少，逐渐退出原水处理行业。

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的优点在于其相对分子质量高而且可调，产物稳定性好。在作为水处理剂使用的时候，受环境条件影响小，对水中胶体物质的电中和、特别是吸附架桥能力强，因此混凝效果好。但是，其单独使用时，存在药剂价格高导致的处理成本高和最佳投药量范围窄的不足。因此，通过无机混凝剂与其复合使用来强化处理效果，拓宽使用范围，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。已有文献采用无机混凝剂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。

例如：文献1(张跃军，赵晓蕾，李潇潇.硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用方法.CN 101343099A，2009-1-14)将硫酸铝AS干粉或溶液置于混合釜内，加水调配得到铝盐AS含量以Al₂O₃质量分数计为1.5％～11.5％的AS溶液。常温或加热条件下搅拌该溶液，加入特征黏度值为1.0～4.7dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化铵PDMDAAC胶体或干粉，其固含量以质量分数计为20％～75％或(92±2)％，使混合溶液中以Al₂O₃计的AS与PDMDAAC的质量比为20.0∶1～2.0∶1。搅拌得到稳定的AS-PDMDAAC复合混凝剂。该复合混凝剂的使用不影响制水厂常规投加工艺。在处理多种类型的微污染原水过程中，其脱浊、除藻、减氯用量等方面相对于AS起到明显的强化混凝处理效果。

文献2(Choi J G，Jo B R.Composition of complex inorganic coagulant for treating wastewater.KR 20000063569A，2000-11-6.)将AS和FC复合得到无机复合混凝剂，该复合混凝剂是用其用含量为3％～45％的FC和含量为6％～9％的AS以80％～20％或20％～80％的比例复合而成，其用于废水处理可显著提高对废水色度和COD的去除。

由上述可知：采用AS与无机混凝剂FC或有机高分子聚合物PDMDAAC复合制成复合混凝剂，可以用于强化对微污染原水的处理效果，提高药剂对原水的脱浊能力。在原水处理中还特别注意到可以降低无机盐使用量，提高水质，增加除藻能力以减少氯气加入量，用以减少有害物的生成量。然而，AS与FC或PDMDAAC复合混凝剂及其制备和使用存在以下缺点：